sched: backport cpufreq hooks from 4.9-rc4
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/cpuidle.h>
27 #include <linux/slab.h>
28 #include <linux/profile.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/mempolicy.h>
31 #include <linux/migrate.h>
32 #include <linux/task_work.h>
33 #include <linux/module.h>
34
35 #include <trace/events/sched.h>
36
37 #include "sched.h"
38 #include "tune.h"
39 #include "walt.h"
40
41 /*
42  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
43  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
44  *
45  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
46  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
47  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
48  * based scheduling concepts.
49  *
50  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
51  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
52  */
53 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
54 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
55
56 unsigned int sysctl_sched_is_big_little = 0;
57 unsigned int sysctl_sched_sync_hint_enable = 1;
58 unsigned int sysctl_sched_initial_task_util = 0;
59 unsigned int sysctl_sched_cstate_aware = 1;
60
61 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
62 unsigned int sysctl_sched_use_walt_cpu_util = 1;
63 unsigned int sysctl_sched_use_walt_task_util = 1;
64 __read_mostly unsigned int sysctl_sched_walt_cpu_high_irqload =
65     (10 * NSEC_PER_MSEC);
66 #endif
67 /*
68  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
69  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
70  *
71  * Options are:
72  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
73  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
74  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
75  */
76 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
77         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
78
79 /*
80  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
81  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
82  */
83 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
84 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
85
86 /*
87  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
88  */
89 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
90
91 /*
92  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
93  * parent will (try to) run first.
94  */
95 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
96
97 /*
98  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
99  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
100  *
101  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
102  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
103  * have immediate wakeup/sleep latencies.
104  */
105 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
106 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
107
108 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
109
110 /*
111  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
112  * distribution.
113  * (default: 10msec)
114  */
115 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
116
117 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
118 /*
119  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
120  * each time a cfs_rq requests quota.
121  *
122  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
123  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
124  * we will always only issue the remaining available time.
125  *
126  * default: 5 msec, units: microseconds
127   */
128 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
129 #endif
130
131 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
132 {
133         lw->weight += inc;
134         lw->inv_weight = 0;
135 }
136
137 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
138 {
139         lw->weight -= dec;
140         lw->inv_weight = 0;
141 }
142
143 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
144 {
145         lw->weight = w;
146         lw->inv_weight = 0;
147 }
148
149 /*
150  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
151  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
152  * to users decreases. But the relationship is not linear,
153  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
154  * number of CPUs.
155  *
156  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
157  */
158 static unsigned int get_update_sysctl_factor(void)
159 {
160         unsigned int cpus = min_t(unsigned int, num_online_cpus(), 8);
161         unsigned int factor;
162
163         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
164         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
165                 factor = 1;
166                 break;
167         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
168                 factor = cpus;
169                 break;
170         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
171         default:
172                 factor = 1 + ilog2(cpus);
173                 break;
174         }
175
176         return factor;
177 }
178
179 static void update_sysctl(void)
180 {
181         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
182
183 #define SET_SYSCTL(name) \
184         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
185         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
186         SET_SYSCTL(sched_latency);
187         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
188 #undef SET_SYSCTL
189 }
190
191 void sched_init_granularity(void)
192 {
193         update_sysctl();
194 }
195
196 #define WMULT_CONST     (~0U)
197 #define WMULT_SHIFT     32
198
199 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
200 {
201         unsigned long w;
202
203         if (likely(lw->inv_weight))
204                 return;
205
206         w = scale_load_down(lw->weight);
207
208         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
209                 lw->inv_weight = 1;
210         else if (unlikely(!w))
211                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
212         else
213                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
214 }
215
216 /*
217  * delta_exec * weight / lw.weight
218  *   OR
219  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
220  *
221  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
222  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
223  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
224  *
225  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
226  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
227  */
228 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
229 {
230         u64 fact = scale_load_down(weight);
231         int shift = WMULT_SHIFT;
232
233         __update_inv_weight(lw);
234
235         if (unlikely(fact >> 32)) {
236                 while (fact >> 32) {
237                         fact >>= 1;
238                         shift--;
239                 }
240         }
241
242         /* hint to use a 32x32->64 mul */
243         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
244
245         while (fact >> 32) {
246                 fact >>= 1;
247                 shift--;
248         }
249
250         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
251 }
252
253
254 const struct sched_class fair_sched_class;
255
256 /**************************************************************
257  * CFS operations on generic schedulable entities:
258  */
259
260 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
261
262 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
263 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
264 {
265         return cfs_rq->rq;
266 }
267
268 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
269 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
270
271 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
272 {
273 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
274         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
275 #endif
276         return container_of(se, struct task_struct, se);
277 }
278
279 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
280 #define for_each_sched_entity(se) \
281                 for (; se; se = se->parent)
282
283 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
284 {
285         return p->se.cfs_rq;
286 }
287
288 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
289 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
290 {
291         return se->cfs_rq;
292 }
293
294 /* runqueue "owned" by this group */
295 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
296 {
297         return grp->my_q;
298 }
299
300 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
301 {
302         if (!cfs_rq->on_list) {
303                 /*
304                  * Ensure we either appear before our parent (if already
305                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
306                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
307                  * reduces this to two cases.
308                  */
309                 if (cfs_rq->tg->parent &&
310                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
311                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
312                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
313                 } else {
314                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
315                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
316                 }
317
318                 cfs_rq->on_list = 1;
319         }
320 }
321
322 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
323 {
324         if (cfs_rq->on_list) {
325                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
326                 cfs_rq->on_list = 0;
327         }
328 }
329
330 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
331 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
332         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
333
334 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
335 static inline struct cfs_rq *
336 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
337 {
338         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
339                 return se->cfs_rq;
340
341         return NULL;
342 }
343
344 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
345 {
346         return se->parent;
347 }
348
349 static void
350 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
351 {
352         int se_depth, pse_depth;
353
354         /*
355          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
356          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
357          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
358          * parent.
359          */
360
361         /* First walk up until both entities are at same depth */
362         se_depth = (*se)->depth;
363         pse_depth = (*pse)->depth;
364
365         while (se_depth > pse_depth) {
366                 se_depth--;
367                 *se = parent_entity(*se);
368         }
369
370         while (pse_depth > se_depth) {
371                 pse_depth--;
372                 *pse = parent_entity(*pse);
373         }
374
375         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
376                 *se = parent_entity(*se);
377                 *pse = parent_entity(*pse);
378         }
379 }
380
381 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
382
383 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
384 {
385         return container_of(se, struct task_struct, se);
386 }
387
388 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
389 {
390         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
391 }
392
393 #define entity_is_task(se)      1
394
395 #define for_each_sched_entity(se) \
396                 for (; se; se = NULL)
397
398 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
399 {
400         return &task_rq(p)->cfs;
401 }
402
403 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
404 {
405         struct task_struct *p = task_of(se);
406         struct rq *rq = task_rq(p);
407
408         return &rq->cfs;
409 }
410
411 /* runqueue "owned" by this group */
412 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
413 {
414         return NULL;
415 }
416
417 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
418 {
419 }
420
421 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
422 {
423 }
424
425 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
426                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
427
428 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
429 {
430         return NULL;
431 }
432
433 static inline void
434 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
435 {
436 }
437
438 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
439
440 static __always_inline
441 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
442
443 /**************************************************************
444  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
445  */
446
447 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
448 {
449         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
450         if (delta > 0)
451                 max_vruntime = vruntime;
452
453         return max_vruntime;
454 }
455
456 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
457 {
458         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
459         if (delta < 0)
460                 min_vruntime = vruntime;
461
462         return min_vruntime;
463 }
464
465 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
466                                 struct sched_entity *b)
467 {
468         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
469 }
470
471 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
472 {
473         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
474
475         if (cfs_rq->curr)
476                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
477
478         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
479                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
480                                                    struct sched_entity,
481                                                    run_node);
482
483                 if (!cfs_rq->curr)
484                         vruntime = se->vruntime;
485                 else
486                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
487         }
488
489         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
490         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
491 #ifndef CONFIG_64BIT
492         smp_wmb();
493         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
494 #endif
495 }
496
497 /*
498  * Enqueue an entity into the rb-tree:
499  */
500 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
501 {
502         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
503         struct rb_node *parent = NULL;
504         struct sched_entity *entry;
505         int leftmost = 1;
506
507         /*
508          * Find the right place in the rbtree:
509          */
510         while (*link) {
511                 parent = *link;
512                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
513                 /*
514                  * We dont care about collisions. Nodes with
515                  * the same key stay together.
516                  */
517                 if (entity_before(se, entry)) {
518                         link = &parent->rb_left;
519                 } else {
520                         link = &parent->rb_right;
521                         leftmost = 0;
522                 }
523         }
524
525         /*
526          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
527          * used):
528          */
529         if (leftmost)
530                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
531
532         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
533         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
534 }
535
536 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
537 {
538         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
539                 struct rb_node *next_node;
540
541                 next_node = rb_next(&se->run_node);
542                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
543         }
544
545         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
546 }
547
548 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
549 {
550         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
551
552         if (!left)
553                 return NULL;
554
555         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
556 }
557
558 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
559 {
560         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
561
562         if (!next)
563                 return NULL;
564
565         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
566 }
567
568 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
569 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
570 {
571         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
572
573         if (!last)
574                 return NULL;
575
576         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
577 }
578
579 /**************************************************************
580  * Scheduling class statistics methods:
581  */
582
583 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
584                 void __user *buffer, size_t *lenp,
585                 loff_t *ppos)
586 {
587         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
588         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
589
590         if (ret || !write)
591                 return ret;
592
593         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
594                                         sysctl_sched_min_granularity);
595
596 #define WRT_SYSCTL(name) \
597         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
598         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
599         WRT_SYSCTL(sched_latency);
600         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
601 #undef WRT_SYSCTL
602
603         return 0;
604 }
605 #endif
606
607 /*
608  * delta /= w
609  */
610 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
611 {
612         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
613                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
614
615         return delta;
616 }
617
618 /*
619  * The idea is to set a period in which each task runs once.
620  *
621  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
622  * this period because otherwise the slices get too small.
623  *
624  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
625  */
626 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
627 {
628         if (unlikely(nr_running > sched_nr_latency))
629                 return nr_running * sysctl_sched_min_granularity;
630         else
631                 return sysctl_sched_latency;
632 }
633
634 /*
635  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
636  * proportional to the weight.
637  *
638  * s = p*P[w/rw]
639  */
640 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
641 {
642         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
643
644         for_each_sched_entity(se) {
645                 struct load_weight *load;
646                 struct load_weight lw;
647
648                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
649                 load = &cfs_rq->load;
650
651                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
652                         lw = cfs_rq->load;
653
654                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
655                         load = &lw;
656                 }
657                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
658         }
659         return slice;
660 }
661
662 /*
663  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
664  *
665  * vs = s/w
666  */
667 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
668 {
669         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
670 }
671
672 #ifdef CONFIG_SMP
673 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int cpu);
674 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
675
676 /*
677  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
678  * Note: The tables runnable_avg_yN_inv and runnable_avg_yN_sum are
679  * dependent on this value.
680  */
681 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
682 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
683 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_AVG_MAX */
684
685 /* Give new sched_entity start runnable values to heavy its load in infant time */
686 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
687 {
688         struct sched_avg *sa = &se->avg;
689
690         sa->last_update_time = 0;
691         /*
692          * sched_avg's period_contrib should be strictly less then 1024, so
693          * we give it 1023 to make sure it is almost a period (1024us), and
694          * will definitely be update (after enqueue).
695          */
696         sa->period_contrib = 1023;
697         sa->load_avg = scale_load_down(se->load.weight);
698         sa->load_sum = sa->load_avg * LOAD_AVG_MAX;
699         sa->util_avg =  sched_freq() ?
700                 sysctl_sched_initial_task_util :
701                 scale_load_down(SCHED_LOAD_SCALE);
702         sa->util_sum = sa->util_avg * LOAD_AVG_MAX;
703         /* when this task enqueue'ed, it will contribute to its cfs_rq's load_avg */
704 }
705
706 #else
707 void init_entity_runnable_average(struct sched_entity *se)
708 {
709 }
710 #endif
711
712 /*
713  * Update the current task's runtime statistics.
714  */
715 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
716 {
717         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
718         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
719         u64 delta_exec;
720
721         if (unlikely(!curr))
722                 return;
723
724         delta_exec = now - curr->exec_start;
725         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
726                 return;
727
728         curr->exec_start = now;
729
730         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
731                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
732
733         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
734         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
735
736         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
737         update_min_vruntime(cfs_rq);
738
739         if (entity_is_task(curr)) {
740                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
741
742                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
743                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
744                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
745         }
746
747         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
748 }
749
750 static void update_curr_fair(struct rq *rq)
751 {
752         update_curr(cfs_rq_of(&rq->curr->se));
753 }
754
755 static inline void
756 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
757 {
758         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
759 }
760
761 /*
762  * Task is being enqueued - update stats:
763  */
764 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
765 {
766         /*
767          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
768          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
769          */
770         if (se != cfs_rq->curr)
771                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
772 }
773
774 static void
775 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
776 {
777         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
778                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
779         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
780         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
781                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
782 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
783         if (entity_is_task(se)) {
784                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
785                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
786         }
787 #endif
788         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
789 }
790
791 static inline void
792 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
793 {
794         /*
795          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
796          * waiting task:
797          */
798         if (se != cfs_rq->curr)
799                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
800 }
801
802 /*
803  * We are picking a new current task - update its stats:
804  */
805 static inline void
806 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
807 {
808         /*
809          * We are starting a new run period:
810          */
811         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
812 }
813
814 /**************************************************
815  * Scheduling class queueing methods:
816  */
817
818 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
819 /*
820  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
821  * calculated based on the tasks virtual memory size and
822  * numa_balancing_scan_size.
823  */
824 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
825 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
826
827 /* Portion of address space to scan in MB */
828 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
829
830 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
831 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
832
833 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
834 {
835         unsigned long rss = 0;
836         unsigned long nr_scan_pages;
837
838         /*
839          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
840          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
841          * on resident pages
842          */
843         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
844         rss = get_mm_rss(p->mm);
845         if (!rss)
846                 rss = nr_scan_pages;
847
848         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
849         return rss / nr_scan_pages;
850 }
851
852 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
853 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
854
855 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
856 {
857         unsigned int scan_size = READ_ONCE(sysctl_numa_balancing_scan_size);
858         unsigned int scan, floor;
859         unsigned int windows = 1;
860
861         if (scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
862                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / scan_size;
863         floor = 1000 / windows;
864
865         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
866         return max_t(unsigned int, floor, scan);
867 }
868
869 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
870 {
871         unsigned int smin = task_scan_min(p);
872         unsigned int smax;
873
874         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
875         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
876         return max(smin, smax);
877 }
878
879 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
880 {
881         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
882         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
883 }
884
885 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
886 {
887         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
888         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
889 }
890
891 struct numa_group {
892         atomic_t refcount;
893
894         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
895         int nr_tasks;
896         pid_t gid;
897
898         struct rcu_head rcu;
899         nodemask_t active_nodes;
900         unsigned long total_faults;
901         /*
902          * Faults_cpu is used to decide whether memory should move
903          * towards the CPU. As a consequence, these stats are weighted
904          * more by CPU use than by memory faults.
905          */
906         unsigned long *faults_cpu;
907         unsigned long faults[0];
908 };
909
910 /* Shared or private faults. */
911 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES 2
912
913 /* Memory and CPU locality */
914 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS (NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * 2)
915
916 /* Averaged statistics, and temporary buffers. */
917 #define NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS (NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * 2)
918
919 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
920 {
921         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
922 }
923
924 /*
925  * The averaged statistics, shared & private, memory & cpu,
926  * occupy the first half of the array. The second half of the
927  * array is for current counters, which are averaged into the
928  * first set by task_numa_placement.
929  */
930 static inline int task_faults_idx(enum numa_faults_stats s, int nid, int priv)
931 {
932         return NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES * (s * nr_node_ids + nid) + priv;
933 }
934
935 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
936 {
937         if (!p->numa_faults)
938                 return 0;
939
940         return p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
941                 p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
942 }
943
944 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
945 {
946         if (!p->numa_group)
947                 return 0;
948
949         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
950                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
951 }
952
953 static inline unsigned long group_faults_cpu(struct numa_group *group, int nid)
954 {
955         return group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 0)] +
956                 group->faults_cpu[task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, 1)];
957 }
958
959 /* Handle placement on systems where not all nodes are directly connected. */
960 static unsigned long score_nearby_nodes(struct task_struct *p, int nid,
961                                         int maxdist, bool task)
962 {
963         unsigned long score = 0;
964         int node;
965
966         /*
967          * All nodes are directly connected, and the same distance
968          * from each other. No need for fancy placement algorithms.
969          */
970         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
971                 return 0;
972
973         /*
974          * This code is called for each node, introducing N^2 complexity,
975          * which should be ok given the number of nodes rarely exceeds 8.
976          */
977         for_each_online_node(node) {
978                 unsigned long faults;
979                 int dist = node_distance(nid, node);
980
981                 /*
982                  * The furthest away nodes in the system are not interesting
983                  * for placement; nid was already counted.
984                  */
985                 if (dist == sched_max_numa_distance || node == nid)
986                         continue;
987
988                 /*
989                  * On systems with a backplane NUMA topology, compare groups
990                  * of nodes, and move tasks towards the group with the most
991                  * memory accesses. When comparing two nodes at distance
992                  * "hoplimit", only nodes closer by than "hoplimit" are part
993                  * of each group. Skip other nodes.
994                  */
995                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
996                                         dist > maxdist)
997                         continue;
998
999                 /* Add up the faults from nearby nodes. */
1000                 if (task)
1001                         faults = task_faults(p, node);
1002                 else
1003                         faults = group_faults(p, node);
1004
1005                 /*
1006                  * On systems with a glueless mesh NUMA topology, there are
1007                  * no fixed "groups of nodes". Instead, nodes that are not
1008                  * directly connected bounce traffic through intermediate
1009                  * nodes; a numa_group can occupy any set of nodes.
1010                  * The further away a node is, the less the faults count.
1011                  * This seems to result in good task placement.
1012                  */
1013                 if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1014                         faults *= (sched_max_numa_distance - dist);
1015                         faults /= (sched_max_numa_distance - LOCAL_DISTANCE);
1016                 }
1017
1018                 score += faults;
1019         }
1020
1021         return score;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
1026  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
1027  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
1028  * evenly spread out between numa nodes.
1029  */
1030 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid,
1031                                         int dist)
1032 {
1033         unsigned long faults, total_faults;
1034
1035         if (!p->numa_faults)
1036                 return 0;
1037
1038         total_faults = p->total_numa_faults;
1039
1040         if (!total_faults)
1041                 return 0;
1042
1043         faults = task_faults(p, nid);
1044         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, true);
1045
1046         return 1000 * faults / total_faults;
1047 }
1048
1049 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid,
1050                                          int dist)
1051 {
1052         unsigned long faults, total_faults;
1053
1054         if (!p->numa_group)
1055                 return 0;
1056
1057         total_faults = p->numa_group->total_faults;
1058
1059         if (!total_faults)
1060                 return 0;
1061
1062         faults = group_faults(p, nid);
1063         faults += score_nearby_nodes(p, nid, dist, false);
1064
1065         return 1000 * faults / total_faults;
1066 }
1067
1068 bool should_numa_migrate_memory(struct task_struct *p, struct page * page,
1069                                 int src_nid, int dst_cpu)
1070 {
1071         struct numa_group *ng = p->numa_group;
1072         int dst_nid = cpu_to_node(dst_cpu);
1073         int last_cpupid, this_cpupid;
1074
1075         this_cpupid = cpu_pid_to_cpupid(dst_cpu, current->pid);
1076
1077         /*
1078          * Multi-stage node selection is used in conjunction with a periodic
1079          * migration fault to build a temporal task<->page relation. By using
1080          * a two-stage filter we remove short/unlikely relations.
1081          *
1082          * Using P(p) ~ n_p / n_t as per frequentist probability, we can equate
1083          * a task's usage of a particular page (n_p) per total usage of this
1084          * page (n_t) (in a given time-span) to a probability.
1085          *
1086          * Our periodic faults will sample this probability and getting the
1087          * same result twice in a row, given these samples are fully
1088          * independent, is then given by P(n)^2, provided our sample period
1089          * is sufficiently short compared to the usage pattern.
1090          *
1091          * This quadric squishes small probabilities, making it less likely we
1092          * act on an unlikely task<->page relation.
1093          */
1094         last_cpupid = page_cpupid_xchg_last(page, this_cpupid);
1095         if (!cpupid_pid_unset(last_cpupid) &&
1096                                 cpupid_to_nid(last_cpupid) != dst_nid)
1097                 return false;
1098
1099         /* Always allow migrate on private faults */
1100         if (cpupid_match_pid(p, last_cpupid))
1101                 return true;
1102
1103         /* A shared fault, but p->numa_group has not been set up yet. */
1104         if (!ng)
1105                 return true;
1106
1107         /*
1108          * Do not migrate if the destination is not a node that
1109          * is actively used by this numa group.
1110          */
1111         if (!node_isset(dst_nid, ng->active_nodes))
1112                 return false;
1113
1114         /*
1115          * Source is a node that is not actively used by this
1116          * numa group, while the destination is. Migrate.
1117          */
1118         if (!node_isset(src_nid, ng->active_nodes))
1119                 return true;
1120
1121         /*
1122          * Both source and destination are nodes in active
1123          * use by this numa group. Maximize memory bandwidth
1124          * by migrating from more heavily used groups, to less
1125          * heavily used ones, spreading the load around.
1126          * Use a 1/4 hysteresis to avoid spurious page movement.
1127          */
1128         return group_faults(p, dst_nid) < (group_faults(p, src_nid) * 3 / 4);
1129 }
1130
1131 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
1132 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
1133 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
1134 static unsigned long capacity_of(int cpu);
1135 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
1136
1137 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
1138 struct numa_stats {
1139         unsigned long nr_running;
1140         unsigned long load;
1141
1142         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
1143         unsigned long compute_capacity;
1144
1145         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
1146         unsigned long task_capacity;
1147         int has_free_capacity;
1148 };
1149
1150 /*
1151  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
1152  */
1153 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
1154 {
1155         int smt, cpu, cpus = 0;
1156         unsigned long capacity;
1157
1158         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
1159         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
1160                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
1161
1162                 ns->nr_running += rq->nr_running;
1163                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
1164                 ns->compute_capacity += capacity_of(cpu);
1165
1166                 cpus++;
1167         }
1168
1169         /*
1170          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
1171          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
1172          * not find this node attractive.
1173          *
1174          * We'll either bail at !has_free_capacity, or we'll detect a huge
1175          * imbalance and bail there.
1176          */
1177         if (!cpus)
1178                 return;
1179
1180         /* smt := ceil(cpus / capacity), assumes: 1 < smt_power < 2 */
1181         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_CAPACITY_SCALE * cpus, ns->compute_capacity);
1182         capacity = cpus / smt; /* cores */
1183
1184         ns->task_capacity = min_t(unsigned, capacity,
1185                 DIV_ROUND_CLOSEST(ns->compute_capacity, SCHED_CAPACITY_SCALE));
1186         ns->has_free_capacity = (ns->nr_running < ns->task_capacity);
1187 }
1188
1189 struct task_numa_env {
1190         struct task_struct *p;
1191
1192         int src_cpu, src_nid;
1193         int dst_cpu, dst_nid;
1194
1195         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1196
1197         int imbalance_pct;
1198         int dist;
1199
1200         struct task_struct *best_task;
1201         long best_imp;
1202         int best_cpu;
1203 };
1204
1205 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1206                              struct task_struct *p, long imp)
1207 {
1208         if (env->best_task)
1209                 put_task_struct(env->best_task);
1210
1211         env->best_task = p;
1212         env->best_imp = imp;
1213         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1214 }
1215
1216 static bool load_too_imbalanced(long src_load, long dst_load,
1217                                 struct task_numa_env *env)
1218 {
1219         long imb, old_imb;
1220         long orig_src_load, orig_dst_load;
1221         long src_capacity, dst_capacity;
1222
1223         /*
1224          * The load is corrected for the CPU capacity available on each node.
1225          *
1226          * src_load        dst_load
1227          * ------------ vs ---------
1228          * src_capacity    dst_capacity
1229          */
1230         src_capacity = env->src_stats.compute_capacity;
1231         dst_capacity = env->dst_stats.compute_capacity;
1232
1233         /* We care about the slope of the imbalance, not the direction. */
1234         if (dst_load < src_load)
1235                 swap(dst_load, src_load);
1236
1237         /* Is the difference below the threshold? */
1238         imb = dst_load * src_capacity * 100 -
1239               src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1240         if (imb <= 0)
1241                 return false;
1242
1243         /*
1244          * The imbalance is above the allowed threshold.
1245          * Compare it with the old imbalance.
1246          */
1247         orig_src_load = env->src_stats.load;
1248         orig_dst_load = env->dst_stats.load;
1249
1250         if (orig_dst_load < orig_src_load)
1251                 swap(orig_dst_load, orig_src_load);
1252
1253         old_imb = orig_dst_load * src_capacity * 100 -
1254                   orig_src_load * dst_capacity * env->imbalance_pct;
1255
1256         /* Would this change make things worse? */
1257         return (imb > old_imb);
1258 }
1259
1260 /*
1261  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1262  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1263  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1264  * be exchanged with the source task
1265  */
1266 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1267                               long taskimp, long groupimp)
1268 {
1269         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1270         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1271         struct task_struct *cur;
1272         long src_load, dst_load;
1273         long load;
1274         long imp = env->p->numa_group ? groupimp : taskimp;
1275         long moveimp = imp;
1276         int dist = env->dist;
1277         bool assigned = false;
1278
1279         rcu_read_lock();
1280
1281         raw_spin_lock_irq(&dst_rq->lock);
1282         cur = dst_rq->curr;
1283         /*
1284          * No need to move the exiting task or idle task.
1285          */
1286         if ((cur->flags & PF_EXITING) || is_idle_task(cur))
1287                 cur = NULL;
1288         else {
1289                 /*
1290                  * The task_struct must be protected here to protect the
1291                  * p->numa_faults access in the task_weight since the
1292                  * numa_faults could already be freed in the following path:
1293                  * finish_task_switch()
1294                  *     --> put_task_struct()
1295                  *         --> __put_task_struct()
1296                  *             --> task_numa_free()
1297                  */
1298                 get_task_struct(cur);
1299         }
1300
1301         raw_spin_unlock_irq(&dst_rq->lock);
1302
1303         /*
1304          * Because we have preemption enabled we can get migrated around and
1305          * end try selecting ourselves (current == env->p) as a swap candidate.
1306          */
1307         if (cur == env->p)
1308                 goto unlock;
1309
1310         /*
1311          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1312          * source and destination node. Calculate the total differential for
1313          * the source task and potential destination task. The more negative
1314          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1315          * be incurred if the tasks were swapped.
1316          */
1317         if (cur) {
1318                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1319                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1320                         goto unlock;
1321
1322                 /*
1323                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1324                  * in any group then look only at task weights.
1325                  */
1326                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1327                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1328                               task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1329                         /*
1330                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1331                          * tasks within a group over tiny differences.
1332                          */
1333                         if (cur->numa_group)
1334                                 imp -= imp/16;
1335                 } else {
1336                         /*
1337                          * Compare the group weights. If a task is all by
1338                          * itself (not part of a group), use the task weight
1339                          * instead.
1340                          */
1341                         if (cur->numa_group)
1342                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1343                                        group_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1344                         else
1345                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid, dist) -
1346                                        task_weight(cur, env->dst_nid, dist);
1347                 }
1348         }
1349
1350         if (imp <= env->best_imp && moveimp <= env->best_imp)
1351                 goto unlock;
1352
1353         if (!cur) {
1354                 /* Is there capacity at our destination? */
1355                 if (env->src_stats.nr_running <= env->src_stats.task_capacity &&
1356                     !env->dst_stats.has_free_capacity)
1357                         goto unlock;
1358
1359                 goto balance;
1360         }
1361
1362         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1363         if (imp > env->best_imp && src_rq->nr_running == 1 &&
1364                         dst_rq->nr_running == 1)
1365                 goto assign;
1366
1367         /*
1368          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1369          */
1370 balance:
1371         load = task_h_load(env->p);
1372         dst_load = env->dst_stats.load + load;
1373         src_load = env->src_stats.load - load;
1374
1375         if (moveimp > imp && moveimp > env->best_imp) {
1376                 /*
1377                  * If the improvement from just moving env->p direction is
1378                  * better than swapping tasks around, check if a move is
1379                  * possible. Store a slightly smaller score than moveimp,
1380                  * so an actually idle CPU will win.
1381                  */
1382                 if (!load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env)) {
1383                         imp = moveimp - 1;
1384                         put_task_struct(cur);
1385                         cur = NULL;
1386                         goto assign;
1387                 }
1388         }
1389
1390         if (imp <= env->best_imp)
1391                 goto unlock;
1392
1393         if (cur) {
1394                 load = task_h_load(cur);
1395                 dst_load -= load;
1396                 src_load += load;
1397         }
1398
1399         if (load_too_imbalanced(src_load, dst_load, env))
1400                 goto unlock;
1401
1402         /*
1403          * One idle CPU per node is evaluated for a task numa move.
1404          * Call select_idle_sibling to maybe find a better one.
1405          */
1406         if (!cur)
1407                 env->dst_cpu = select_idle_sibling(env->p, env->dst_cpu);
1408
1409 assign:
1410         assigned = true;
1411         task_numa_assign(env, cur, imp);
1412 unlock:
1413         rcu_read_unlock();
1414         /*
1415          * The dst_rq->curr isn't assigned. The protection for task_struct is
1416          * finished.
1417          */
1418         if (cur && !assigned)
1419                 put_task_struct(cur);
1420 }
1421
1422 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1423                                 long taskimp, long groupimp)
1424 {
1425         int cpu;
1426
1427         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1428                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1429                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1430                         continue;
1431
1432                 env->dst_cpu = cpu;
1433                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1434         }
1435 }
1436
1437 /* Only move tasks to a NUMA node less busy than the current node. */
1438 static bool numa_has_capacity(struct task_numa_env *env)
1439 {
1440         struct numa_stats *src = &env->src_stats;
1441         struct numa_stats *dst = &env->dst_stats;
1442
1443         if (src->has_free_capacity && !dst->has_free_capacity)
1444                 return false;
1445
1446         /*
1447          * Only consider a task move if the source has a higher load
1448          * than the destination, corrected for CPU capacity on each node.
1449          *
1450          *      src->load                dst->load
1451          * --------------------- vs ---------------------
1452          * src->compute_capacity    dst->compute_capacity
1453          */
1454         if (src->load * dst->compute_capacity * env->imbalance_pct >
1455
1456             dst->load * src->compute_capacity * 100)
1457                 return true;
1458
1459         return false;
1460 }
1461
1462 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1463 {
1464         struct task_numa_env env = {
1465                 .p = p,
1466
1467                 .src_cpu = task_cpu(p),
1468                 .src_nid = task_node(p),
1469
1470                 .imbalance_pct = 112,
1471
1472                 .best_task = NULL,
1473                 .best_imp = 0,
1474                 .best_cpu = -1
1475         };
1476         struct sched_domain *sd;
1477         unsigned long taskweight, groupweight;
1478         int nid, ret, dist;
1479         long taskimp, groupimp;
1480
1481         /*
1482          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1483          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1484          *
1485          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1486          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1487          * to satisfy here.
1488          */
1489         rcu_read_lock();
1490         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1491         if (sd)
1492                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1493         rcu_read_unlock();
1494
1495         /*
1496          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1497          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1498          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1499          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1500          */
1501         if (unlikely(!sd)) {
1502                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1503                 return -EINVAL;
1504         }
1505
1506         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1507         dist = env.dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1508         taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1509         groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1510         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1511         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid, dist) - taskweight;
1512         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid, dist) - groupweight;
1513         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1514
1515         /* Try to find a spot on the preferred nid. */
1516         if (numa_has_capacity(&env))
1517                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1518
1519         /*
1520          * Look at other nodes in these cases:
1521          * - there is no space available on the preferred_nid
1522          * - the task is part of a numa_group that is interleaved across
1523          *   multiple NUMA nodes; in order to better consolidate the group,
1524          *   we need to check other locations.
1525          */
1526         if (env.best_cpu == -1 || (p->numa_group &&
1527                         nodes_weight(p->numa_group->active_nodes) > 1)) {
1528                 for_each_online_node(nid) {
1529                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1530                                 continue;
1531
1532                         dist = node_distance(env.src_nid, env.dst_nid);
1533                         if (sched_numa_topology_type == NUMA_BACKPLANE &&
1534                                                 dist != env.dist) {
1535                                 taskweight = task_weight(p, env.src_nid, dist);
1536                                 groupweight = group_weight(p, env.src_nid, dist);
1537                         }
1538
1539                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1540                         taskimp = task_weight(p, nid, dist) - taskweight;
1541                         groupimp = group_weight(p, nid, dist) - groupweight;
1542                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1543                                 continue;
1544
1545                         env.dist = dist;
1546                         env.dst_nid = nid;
1547                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1548                         if (numa_has_capacity(&env))
1549                                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1550                 }
1551         }
1552
1553         /*
1554          * If the task is part of a workload that spans multiple NUMA nodes,
1555          * and is migrating into one of the workload's active nodes, remember
1556          * this node as the task's preferred numa node, so the workload can
1557          * settle down.
1558          * A task that migrated to a second choice node will be better off
1559          * trying for a better one later. Do not set the preferred node here.
1560          */
1561         if (p->numa_group) {
1562                 if (env.best_cpu == -1)
1563                         nid = env.src_nid;
1564                 else
1565                         nid = env.dst_nid;
1566
1567                 if (node_isset(nid, p->numa_group->active_nodes))
1568                         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1569         }
1570
1571         /* No better CPU than the current one was found. */
1572         if (env.best_cpu == -1)
1573                 return -EAGAIN;
1574
1575         /*
1576          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1577          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1578          */
1579         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1580
1581         if (env.best_task == NULL) {
1582                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1583                 if (ret != 0)
1584                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1585                 return ret;
1586         }
1587
1588         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1589         if (ret != 0)
1590                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1591         put_task_struct(env.best_task);
1592         return ret;
1593 }
1594
1595 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1596 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1597 {
1598         unsigned long interval = HZ;
1599
1600         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1601         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1602                 return;
1603
1604         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1605         interval = min(interval, msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period) / 16);
1606         p->numa_migrate_retry = jiffies + interval;
1607
1608         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1609         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1610                 return;
1611
1612         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1613         task_numa_migrate(p);
1614 }
1615
1616 /*
1617  * Find the nodes on which the workload is actively running. We do this by
1618  * tracking the nodes from which NUMA hinting faults are triggered. This can
1619  * be different from the set of nodes where the workload's memory is currently
1620  * located.
1621  *
1622  * The bitmask is used to make smarter decisions on when to do NUMA page
1623  * migrations, To prevent flip-flopping, and excessive page migrations, nodes
1624  * are added when they cause over 6/16 of the maximum number of faults, but
1625  * only removed when they drop below 3/16.
1626  */
1627 static void update_numa_active_node_mask(struct numa_group *numa_group)
1628 {
1629         unsigned long faults, max_faults = 0;
1630         int nid;
1631
1632         for_each_online_node(nid) {
1633                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1634                 if (faults > max_faults)
1635                         max_faults = faults;
1636         }
1637
1638         for_each_online_node(nid) {
1639                 faults = group_faults_cpu(numa_group, nid);
1640                 if (!node_isset(nid, numa_group->active_nodes)) {
1641                         if (faults > max_faults * 6 / 16)
1642                                 node_set(nid, numa_group->active_nodes);
1643                 } else if (faults < max_faults * 3 / 16)
1644                         node_clear(nid, numa_group->active_nodes);
1645         }
1646 }
1647
1648 /*
1649  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1650  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1651  * period will be for the next scan window. If local/(local+remote) ratio is
1652  * below NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS)
1653  * the scan period will decrease. Aim for 70% local accesses.
1654  */
1655 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1656 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 7
1657
1658 /*
1659  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1660  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1661  * the page accesses are shared with other processes.
1662  * Otherwise, decrease the scan period.
1663  */
1664 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1665                         unsigned long shared, unsigned long private)
1666 {
1667         unsigned int period_slot;
1668         int ratio;
1669         int diff;
1670
1671         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1672         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1673
1674         /*
1675          * If there were no record hinting faults then either the task is
1676          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1677          * to automatic numa balancing. Related to that, if there were failed
1678          * migration then it implies we are migrating too quickly or the local
1679          * node is overloaded. In either case, scan slower
1680          */
1681         if (local + shared == 0 || p->numa_faults_locality[2]) {
1682                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1683                         p->numa_scan_period << 1);
1684
1685                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1686                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1687
1688                 return;
1689         }
1690
1691         /*
1692          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1693          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1694          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1695          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1696          */
1697         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1698         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1699         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1700                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1701                 if (!slot)
1702                         slot = 1;
1703                 diff = slot * period_slot;
1704         } else {
1705                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1706
1707                 /*
1708                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1709                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1710                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1711                  * speaking the intent is that there is little point
1712                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1713                  * simply bounce migrations uselessly
1714                  */
1715                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared + 1));
1716                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1717         }
1718
1719         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1720                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1721         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Get the fraction of time the task has been running since the last
1726  * NUMA placement cycle. The scheduler keeps similar statistics, but
1727  * decays those on a 32ms period, which is orders of magnitude off
1728  * from the dozens-of-seconds NUMA balancing period. Use the scheduler
1729  * stats only if the task is so new there are no NUMA statistics yet.
1730  */
1731 static u64 numa_get_avg_runtime(struct task_struct *p, u64 *period)
1732 {
1733         u64 runtime, delta, now;
1734         /* Use the start of this time slice to avoid calculations. */
1735         now = p->se.exec_start;
1736         runtime = p->se.sum_exec_runtime;
1737
1738         if (p->last_task_numa_placement) {
1739                 delta = runtime - p->last_sum_exec_runtime;
1740                 *period = now - p->last_task_numa_placement;
1741         } else {
1742                 delta = p->se.avg.load_sum / p->se.load.weight;
1743                 *period = LOAD_AVG_MAX;
1744         }
1745
1746         p->last_sum_exec_runtime = runtime;
1747         p->last_task_numa_placement = now;
1748
1749         return delta;
1750 }
1751
1752 /*
1753  * Determine the preferred nid for a task in a numa_group. This needs to
1754  * be done in a way that produces consistent results with group_weight,
1755  * otherwise workloads might not converge.
1756  */
1757 static int preferred_group_nid(struct task_struct *p, int nid)
1758 {
1759         nodemask_t nodes;
1760         int dist;
1761
1762         /* Direct connections between all NUMA nodes. */
1763         if (sched_numa_topology_type == NUMA_DIRECT)
1764                 return nid;
1765
1766         /*
1767          * On a system with glueless mesh NUMA topology, group_weight
1768          * scores nodes according to the number of NUMA hinting faults on
1769          * both the node itself, and on nearby nodes.
1770          */
1771         if (sched_numa_topology_type == NUMA_GLUELESS_MESH) {
1772                 unsigned long score, max_score = 0;
1773                 int node, max_node = nid;
1774
1775                 dist = sched_max_numa_distance;
1776
1777                 for_each_online_node(node) {
1778                         score = group_weight(p, node, dist);
1779                         if (score > max_score) {
1780                                 max_score = score;
1781                                 max_node = node;
1782                         }
1783                 }
1784                 return max_node;
1785         }
1786
1787         /*
1788          * Finding the preferred nid in a system with NUMA backplane
1789          * interconnect topology is more involved. The goal is to locate
1790          * tasks from numa_groups near each other in the system, and
1791          * untangle workloads from different sides of the system. This requires
1792          * searching down the hierarchy of node groups, recursively searching
1793          * inside the highest scoring group of nodes. The nodemask tricks
1794          * keep the complexity of the search down.
1795          */
1796         nodes = node_online_map;
1797         for (dist = sched_max_numa_distance; dist > LOCAL_DISTANCE; dist--) {
1798                 unsigned long max_faults = 0;
1799                 nodemask_t max_group = NODE_MASK_NONE;
1800                 int a, b;
1801
1802                 /* Are there nodes at this distance from each other? */
1803                 if (!find_numa_distance(dist))
1804                         continue;
1805
1806                 for_each_node_mask(a, nodes) {
1807                         unsigned long faults = 0;
1808                         nodemask_t this_group;
1809                         nodes_clear(this_group);
1810
1811                         /* Sum group's NUMA faults; includes a==b case. */
1812                         for_each_node_mask(b, nodes) {
1813                                 if (node_distance(a, b) < dist) {
1814                                         faults += group_faults(p, b);
1815                                         node_set(b, this_group);
1816                                         node_clear(b, nodes);
1817                                 }
1818                         }
1819
1820                         /* Remember the top group. */
1821                         if (faults > max_faults) {
1822                                 max_faults = faults;
1823                                 max_group = this_group;
1824                                 /*
1825                                  * subtle: at the smallest distance there is
1826                                  * just one node left in each "group", the
1827                                  * winner is the preferred nid.
1828                                  */
1829                                 nid = a;
1830                         }
1831                 }
1832                 /* Next round, evaluate the nodes within max_group. */
1833                 if (!max_faults)
1834                         break;
1835                 nodes = max_group;
1836         }
1837         return nid;
1838 }
1839
1840 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1841 {
1842         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1843         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1844         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1845         unsigned long total_faults;
1846         u64 runtime, period;
1847         spinlock_t *group_lock = NULL;
1848
1849         /*
1850          * The p->mm->numa_scan_seq field gets updated without
1851          * exclusive access. Use READ_ONCE() here to ensure
1852          * that the field is read in a single access:
1853          */
1854         seq = READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1855         if (p->numa_scan_seq == seq)
1856                 return;
1857         p->numa_scan_seq = seq;
1858         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1859
1860         total_faults = p->numa_faults_locality[0] +
1861                        p->numa_faults_locality[1];
1862         runtime = numa_get_avg_runtime(p, &period);
1863
1864         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1865         if (p->numa_group) {
1866                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1867                 spin_lock_irq(group_lock);
1868         }
1869
1870         /* Find the node with the highest number of faults */
1871         for_each_online_node(nid) {
1872                 /* Keep track of the offsets in numa_faults array */
1873                 int mem_idx, membuf_idx, cpu_idx, cpubuf_idx;
1874                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1875                 int priv;
1876
1877                 for (priv = 0; priv < NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES; priv++) {
1878                         long diff, f_diff, f_weight;
1879
1880                         mem_idx = task_faults_idx(NUMA_MEM, nid, priv);
1881                         membuf_idx = task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, nid, priv);
1882                         cpu_idx = task_faults_idx(NUMA_CPU, nid, priv);
1883                         cpubuf_idx = task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, nid, priv);
1884
1885                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1886                         diff = p->numa_faults[membuf_idx] - p->numa_faults[mem_idx] / 2;
1887                         fault_types[priv] += p->numa_faults[membuf_idx];
1888                         p->numa_faults[membuf_idx] = 0;
1889
1890                         /*
1891                          * Normalize the faults_from, so all tasks in a group
1892                          * count according to CPU use, instead of by the raw
1893                          * number of faults. Tasks with little runtime have
1894                          * little over-all impact on throughput, and thus their
1895                          * faults are less important.
1896                          */
1897                         f_weight = div64_u64(runtime << 16, period + 1);
1898                         f_weight = (f_weight * p->numa_faults[cpubuf_idx]) /
1899                                    (total_faults + 1);
1900                         f_diff = f_weight - p->numa_faults[cpu_idx] / 2;
1901                         p->numa_faults[cpubuf_idx] = 0;
1902
1903                         p->numa_faults[mem_idx] += diff;
1904                         p->numa_faults[cpu_idx] += f_diff;
1905                         faults += p->numa_faults[mem_idx];
1906                         p->total_numa_faults += diff;
1907                         if (p->numa_group) {
1908                                 /*
1909                                  * safe because we can only change our own group
1910                                  *
1911                                  * mem_idx represents the offset for a given
1912                                  * nid and priv in a specific region because it
1913                                  * is at the beginning of the numa_faults array.
1914                                  */
1915                                 p->numa_group->faults[mem_idx] += diff;
1916                                 p->numa_group->faults_cpu[mem_idx] += f_diff;
1917                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1918                                 group_faults += p->numa_group->faults[mem_idx];
1919                         }
1920                 }
1921
1922                 if (faults > max_faults) {
1923                         max_faults = faults;
1924                         max_nid = nid;
1925                 }
1926
1927                 if (group_faults > max_group_faults) {
1928                         max_group_faults = group_faults;
1929                         max_group_nid = nid;
1930                 }
1931         }
1932
1933         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1934
1935         if (p->numa_group) {
1936                 update_numa_active_node_mask(p->numa_group);
1937                 spin_unlock_irq(group_lock);
1938                 max_nid = preferred_group_nid(p, max_group_nid);
1939         }
1940
1941         if (max_faults) {
1942                 /* Set the new preferred node */
1943                 if (max_nid != p->numa_preferred_nid)
1944                         sched_setnuma(p, max_nid);
1945
1946                 if (task_node(p) != p->numa_preferred_nid)
1947                         numa_migrate_preferred(p);
1948         }
1949 }
1950
1951 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1952 {
1953         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1954 }
1955
1956 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1957 {
1958         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1959                 kfree_rcu(grp, rcu);
1960 }
1961
1962 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1963                         int *priv)
1964 {
1965         struct numa_group *grp, *my_grp;
1966         struct task_struct *tsk;
1967         bool join = false;
1968         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1969         int i;
1970
1971         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1972                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1973                                     4*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1974
1975                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1976                 if (!grp)
1977                         return;
1978
1979                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1980                 spin_lock_init(&grp->lock);
1981                 grp->gid = p->pid;
1982                 /* Second half of the array tracks nids where faults happen */
1983                 grp->faults_cpu = grp->faults + NR_NUMA_HINT_FAULT_TYPES *
1984                                                 nr_node_ids;
1985
1986                 node_set(task_node(current), grp->active_nodes);
1987
1988                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
1989                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1990
1991                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1992
1993                 grp->nr_tasks++;
1994                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1995         }
1996
1997         rcu_read_lock();
1998         tsk = READ_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1999
2000         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
2001                 goto no_join;
2002
2003         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
2004         if (!grp)
2005                 goto no_join;
2006
2007         my_grp = p->numa_group;
2008         if (grp == my_grp)
2009                 goto no_join;
2010
2011         /*
2012          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
2013          * the other task will join us.
2014          */
2015         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
2016                 goto no_join;
2017
2018         /*
2019          * Tie-break on the grp address.
2020          */
2021         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
2022                 goto no_join;
2023
2024         /* Always join threads in the same process. */
2025         if (tsk->mm == current->mm)
2026                 join = true;
2027
2028         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
2029         if (flags & TNF_SHARED)
2030                 join = true;
2031
2032         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
2033         *priv = !join;
2034
2035         if (join && !get_numa_group(grp))
2036                 goto no_join;
2037
2038         rcu_read_unlock();
2039
2040         if (!join)
2041                 return;
2042
2043         BUG_ON(irqs_disabled());
2044         double_lock_irq(&my_grp->lock, &grp->lock);
2045
2046         for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++) {
2047                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2048                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
2049         }
2050         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2051         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
2052
2053         my_grp->nr_tasks--;
2054         grp->nr_tasks++;
2055
2056         spin_unlock(&my_grp->lock);
2057         spin_unlock_irq(&grp->lock);
2058
2059         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
2060
2061         put_numa_group(my_grp);
2062         return;
2063
2064 no_join:
2065         rcu_read_unlock();
2066         return;
2067 }
2068
2069 void task_numa_free(struct task_struct *p)
2070 {
2071         struct numa_group *grp = p->numa_group;
2072         void *numa_faults = p->numa_faults;
2073         unsigned long flags;
2074         int i;
2075
2076         if (grp) {
2077                 spin_lock_irqsave(&grp->lock, flags);
2078                 for (i = 0; i < NR_NUMA_HINT_FAULT_STATS * nr_node_ids; i++)
2079                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
2080                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
2081
2082                 grp->nr_tasks--;
2083                 spin_unlock_irqrestore(&grp->lock, flags);
2084                 RCU_INIT_POINTER(p->numa_group, NULL);
2085                 put_numa_group(grp);
2086         }
2087
2088         p->numa_faults = NULL;
2089         kfree(numa_faults);
2090 }
2091
2092 /*
2093  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
2094  */
2095 void task_numa_fault(int last_cpupid, int mem_node, int pages, int flags)
2096 {
2097         struct task_struct *p = current;
2098         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
2099         int cpu_node = task_node(current);
2100         int local = !!(flags & TNF_FAULT_LOCAL);
2101         int priv;
2102
2103         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
2104                 return;
2105
2106         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
2107         if (!p->mm)
2108                 return;
2109
2110         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
2111         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
2112                 int size = sizeof(*p->numa_faults) *
2113                            NR_NUMA_HINT_FAULT_BUCKETS * nr_node_ids;
2114
2115                 p->numa_faults = kzalloc(size, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
2116                 if (!p->numa_faults)
2117                         return;
2118
2119                 p->total_numa_faults = 0;
2120                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
2121         }
2122
2123         /*
2124          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
2125          * to be private if the accessing pid has not changed
2126          */
2127         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
2128                 priv = 1;
2129         } else {
2130                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
2131                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
2132                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
2133         }
2134
2135         /*
2136          * If a workload spans multiple NUMA nodes, a shared fault that
2137          * occurs wholly within the set of nodes that the workload is
2138          * actively using should be counted as local. This allows the
2139          * scan rate to slow down when a workload has settled down.
2140          */
2141         if (!priv && !local && p->numa_group &&
2142                         node_isset(cpu_node, p->numa_group->active_nodes) &&
2143                         node_isset(mem_node, p->numa_group->active_nodes))
2144                 local = 1;
2145
2146         task_numa_placement(p);
2147
2148         /*
2149          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
2150          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
2151          */
2152         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
2153                 numa_migrate_preferred(p);
2154
2155         if (migrated)
2156                 p->numa_pages_migrated += pages;
2157         if (flags & TNF_MIGRATE_FAIL)
2158                 p->numa_faults_locality[2] += pages;
2159
2160         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEMBUF, mem_node, priv)] += pages;
2161         p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_CPUBUF, cpu_node, priv)] += pages;
2162         p->numa_faults_locality[local] += pages;
2163 }
2164
2165 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
2166 {
2167         /*
2168          * We only did a read acquisition of the mmap sem, so
2169          * p->mm->numa_scan_seq is written to without exclusive access
2170          * and the update is not guaranteed to be atomic. That's not
2171          * much of an issue though, since this is just used for
2172          * statistical sampling. Use READ_ONCE/WRITE_ONCE, which are not
2173          * expensive, to avoid any form of compiler optimizations:
2174          */
2175         WRITE_ONCE(p->mm->numa_scan_seq, READ_ONCE(p->mm->numa_scan_seq) + 1);
2176         p->mm->numa_scan_offset = 0;
2177 }
2178
2179 /*
2180  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
2181  * Triggered from task_tick_numa().
2182  */
2183 void task_numa_work(struct callback_head *work)
2184 {
2185         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
2186         struct task_struct *p = current;
2187         struct mm_struct *mm = p->mm;
2188         struct vm_area_struct *vma;
2189         unsigned long start, end;
2190         unsigned long nr_pte_updates = 0;
2191         long pages, virtpages;
2192
2193         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
2194
2195         work->next = work; /* protect against double add */
2196         /*
2197          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
2198          *
2199          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
2200          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
2201          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
2202          * work.
2203          */
2204         if (p->flags & PF_EXITING)
2205                 return;
2206
2207         if (!mm->numa_next_scan) {
2208                 mm->numa_next_scan = now +
2209                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
2210         }
2211
2212         /*
2213          * Enforce maximal scan/migration frequency..
2214          */
2215         migrate = mm->numa_next_scan;
2216         if (time_before(now, migrate))
2217                 return;
2218
2219         if (p->numa_scan_period == 0) {
2220                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
2221                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
2222         }
2223
2224         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
2225         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
2226                 return;
2227
2228         /*
2229          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
2230          * the next time around.
2231          */
2232         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
2233
2234         start = mm->numa_scan_offset;
2235         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
2236         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
2237         virtpages = pages * 8;     /* Scan up to this much virtual space */
2238         if (!pages)
2239                 return;
2240
2241
2242         down_read(&mm->mmap_sem);
2243         vma = find_vma(mm, start);
2244         if (!vma) {
2245                 reset_ptenuma_scan(p);
2246                 start = 0;
2247                 vma = mm->mmap;
2248         }
2249         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
2250                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(vma) ||
2251                         is_vm_hugetlb_page(vma) || (vma->vm_flags & VM_MIXEDMAP)) {
2252                         continue;
2253                 }
2254
2255                 /*
2256                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
2257                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
2258                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
2259                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
2260                  */
2261                 if (!vma->vm_mm ||
2262                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
2263                         continue;
2264
2265                 /*
2266                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
2267                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
2268                  */
2269                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
2270                         continue;
2271
2272                 do {
2273                         start = max(start, vma->vm_start);
2274                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
2275                         end = min(end, vma->vm_end);
2276                         nr_pte_updates = change_prot_numa(vma, start, end);
2277
2278                         /*
2279                          * Try to scan sysctl_numa_balancing_size worth of
2280                          * hpages that have at least one present PTE that
2281                          * is not already pte-numa. If the VMA contains
2282                          * areas that are unused or already full of prot_numa
2283                          * PTEs, scan up to virtpages, to skip through those
2284                          * areas faster.
2285                          */
2286                         if (nr_pte_updates)
2287                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2288                         virtpages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
2289
2290                         start = end;
2291                         if (pages <= 0 || virtpages <= 0)
2292                                 goto out;
2293
2294                         cond_resched();
2295                 } while (end != vma->vm_end);
2296         }
2297
2298 out:
2299         /*
2300          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
2301          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
2302          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
2303          * scanner to the start so check it now.
2304          */
2305         if (vma)
2306                 mm->numa_scan_offset = start;
2307         else
2308                 reset_ptenuma_scan(p);
2309         up_read(&mm->mmap_sem);
2310 }
2311
2312 /*
2313  * Drive the periodic memory faults..
2314  */
2315 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2316 {
2317         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
2318         u64 period, now;
2319
2320         /*
2321          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
2322          */
2323         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
2324                 return;
2325
2326         /*
2327          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
2328          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
2329          * task needs to have done some actual work before we bother with
2330          * NUMA placement.
2331          */
2332         now = curr->se.sum_exec_runtime;
2333         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
2334
2335         if (now > curr->node_stamp + period) {
2336                 if (!curr->node_stamp)
2337                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
2338                 curr->node_stamp += period;
2339
2340                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
2341                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
2342                         task_work_add(curr, work, true);
2343                 }
2344         }
2345 }
2346 #else
2347 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
2348 {
2349 }
2350
2351 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2352 {
2353 }
2354
2355 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
2356 {
2357 }
2358 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
2359
2360 static void
2361 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2362 {
2363         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2364         if (!parent_entity(se))
2365                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2366 #ifdef CONFIG_SMP
2367         if (entity_is_task(se)) {
2368                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
2369
2370                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
2371                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
2372         }
2373 #endif
2374         cfs_rq->nr_running++;
2375 }
2376
2377 static void
2378 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2379 {
2380         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
2381         if (!parent_entity(se))
2382                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
2383         if (entity_is_task(se)) {
2384                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
2385                 list_del_init(&se->group_node);
2386         }
2387         cfs_rq->nr_running--;
2388 }
2389
2390 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2391 # ifdef CONFIG_SMP
2392 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
2393 {
2394         long tg_weight;
2395
2396         /*
2397          * Use this CPU's real-time load instead of the last load contribution
2398          * as the updating of the contribution is delayed, and we will use the
2399          * the real-time load to calc the share. See update_tg_load_avg().
2400          */
2401         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
2402         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2403         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
2404
2405         return tg_weight;
2406 }
2407
2408 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2409 {
2410         long tg_weight, load, shares;
2411
2412         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
2413         load = cfs_rq->load.weight;
2414
2415         shares = (tg->shares * load);
2416         if (tg_weight)
2417                 shares /= tg_weight;
2418
2419         if (shares < MIN_SHARES)
2420                 shares = MIN_SHARES;
2421         if (shares > tg->shares)
2422                 shares = tg->shares;
2423
2424         return shares;
2425 }
2426 # else /* CONFIG_SMP */
2427 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
2428 {
2429         return tg->shares;
2430 }
2431 # endif /* CONFIG_SMP */
2432 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
2433                             unsigned long weight)
2434 {
2435         if (se->on_rq) {
2436                 /* commit outstanding execution time */
2437                 if (cfs_rq->curr == se)
2438                         update_curr(cfs_rq);
2439                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2440         }
2441
2442         update_load_set(&se->load, weight);
2443
2444         if (se->on_rq)
2445                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2446 }
2447
2448 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
2449
2450 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2451 {
2452         struct task_group *tg;
2453         struct sched_entity *se;
2454         long shares;
2455
2456         tg = cfs_rq->tg;
2457         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
2458         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
2459                 return;
2460 #ifndef CONFIG_SMP
2461         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
2462                 return;
2463 #endif
2464         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
2465
2466         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
2467 }
2468 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2469 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
2470 {
2471 }
2472 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2473
2474 #ifdef CONFIG_SMP
2475 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
2476 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
2477         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
2478         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
2479         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
2480         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
2481         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
2482         0x85aac367, 0x82cd8698,
2483 };
2484
2485 /*
2486  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
2487  * over-estimates when re-combining.
2488  */
2489 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
2490             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
2491          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
2492         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
2493 };
2494
2495 /*
2496  * Approximate:
2497  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
2498  */
2499 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
2500 {
2501         unsigned int local_n;
2502
2503         if (!n)
2504                 return val;
2505         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
2506                 return 0;
2507
2508         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
2509         local_n = n;
2510
2511         /*
2512          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
2513          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * y^(n%PERIOD)
2514          * With a look-up table which covers y^n (n<PERIOD)
2515          *
2516          * To achieve constant time decay_load.
2517          */
2518         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
2519                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
2520                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
2521         }
2522
2523         val = mul_u64_u32_shr(val, runnable_avg_yN_inv[local_n], 32);
2524         return val;
2525 }
2526
2527 /*
2528  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2529  * average will be: \Sum 1024*y^n
2530  *
2531  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2532  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2533  */
2534 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2535 {
2536         u32 contrib = 0;
2537
2538         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2539                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2540         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2541                 return LOAD_AVG_MAX;
2542
2543         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2544         do {
2545                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2546                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2547
2548                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2549         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2550
2551         contrib = decay_load(contrib, n);
2552         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2553 }
2554
2555 #if (SCHED_LOAD_SHIFT - SCHED_LOAD_RESOLUTION) != 10 || SCHED_CAPACITY_SHIFT != 10
2556 #error "load tracking assumes 2^10 as unit"
2557 #endif
2558
2559 #define cap_scale(v, s) ((v)*(s) >> SCHED_CAPACITY_SHIFT)
2560
2561 /*
2562  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2563  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2564  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2565  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2566  *
2567  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2568  *      p0            p1           p2
2569  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2570  *
2571  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2572  *
2573  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2574  * following representation of historical load:
2575  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2576  *
2577  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2578  *   y^32 = 0.5
2579  *
2580  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2581  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2582  * (u_0).
2583  *
2584  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2585  * sum again by y is sufficient to update:
2586  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2587  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2588  */
2589 static __always_inline int
2590 __update_load_avg(u64 now, int cpu, struct sched_avg *sa,
2591                   unsigned long weight, int running, struct cfs_rq *cfs_rq)
2592 {
2593         u64 delta, scaled_delta, periods;
2594         u32 contrib;
2595         unsigned int delta_w, scaled_delta_w, decayed = 0;
2596         unsigned long scale_freq, scale_cpu;
2597
2598         delta = now - sa->last_update_time;
2599         /*
2600          * This should only happen when time goes backwards, which it
2601          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2602          */
2603         if ((s64)delta < 0) {
2604                 sa->last_update_time = now;
2605                 return 0;
2606         }
2607
2608         /*
2609          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2610          * approximation of 1us and fast to compute.
2611          */
2612         delta >>= 10;
2613         if (!delta)
2614                 return 0;
2615         sa->last_update_time = now;
2616
2617         scale_freq = arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu);
2618         scale_cpu = arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu);
2619         trace_sched_contrib_scale_f(cpu, scale_freq, scale_cpu);
2620
2621         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2622         delta_w = sa->period_contrib;
2623         if (delta + delta_w >= 1024) {
2624                 decayed = 1;
2625
2626                 /* how much left for next period will start over, we don't know yet */
2627                 sa->period_contrib = 0;
2628
2629                 /*
2630                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2631                  * out how much from delta we need to complete the current
2632                  * period and accrue it.
2633                  */
2634                 delta_w = 1024 - delta_w;
2635                 scaled_delta_w = cap_scale(delta_w, scale_freq);
2636                 if (weight) {
2637                         sa->load_sum += weight * scaled_delta_w;
2638                         if (cfs_rq) {
2639                                 cfs_rq->runnable_load_sum +=
2640                                                 weight * scaled_delta_w;
2641                         }
2642                 }
2643                 if (running)
2644                         sa->util_sum += scaled_delta_w * scale_cpu;
2645
2646                 delta -= delta_w;
2647
2648                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2649                 periods = delta / 1024;
2650                 delta %= 1024;
2651
2652                 sa->load_sum = decay_load(sa->load_sum, periods + 1);
2653                 if (cfs_rq) {
2654                         cfs_rq->runnable_load_sum =
2655                                 decay_load(cfs_rq->runnable_load_sum, periods + 1);
2656                 }
2657                 sa->util_sum = decay_load((u64)(sa->util_sum), periods + 1);
2658
2659                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2660                 contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2661                 contrib = cap_scale(contrib, scale_freq);
2662                 if (weight) {
2663                         sa->load_sum += weight * contrib;
2664                         if (cfs_rq)
2665                                 cfs_rq->runnable_load_sum += weight * contrib;
2666                 }
2667                 if (running)
2668                         sa->util_sum += contrib * scale_cpu;
2669         }
2670
2671         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2672         scaled_delta = cap_scale(delta, scale_freq);
2673         if (weight) {
2674                 sa->load_sum += weight * scaled_delta;
2675                 if (cfs_rq)
2676                         cfs_rq->runnable_load_sum += weight * scaled_delta;
2677         }
2678         if (running)
2679                 sa->util_sum += scaled_delta * scale_cpu;
2680
2681         sa->period_contrib += delta;
2682
2683         if (decayed) {
2684                 sa->load_avg = div_u64(sa->load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2685                 if (cfs_rq) {
2686                         cfs_rq->runnable_load_avg =
2687                                 div_u64(cfs_rq->runnable_load_sum, LOAD_AVG_MAX);
2688                 }
2689                 sa->util_avg = sa->util_sum / LOAD_AVG_MAX;
2690         }
2691
2692         return decayed;
2693 }
2694
2695 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2696 /*
2697  * Updating tg's load_avg is necessary before update_cfs_share (which is done)
2698  * and effective_load (which is not done because it is too costly).
2699  */
2700 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force)
2701 {
2702         long delta = cfs_rq->avg.load_avg - cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
2703
2704         if (force || abs(delta) > cfs_rq->tg_load_avg_contrib / 64) {
2705                 atomic_long_add(delta, &cfs_rq->tg->load_avg);
2706                 cfs_rq->tg_load_avg_contrib = cfs_rq->avg.load_avg;
2707         }
2708 }
2709
2710 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2711 static inline void update_tg_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, int force) {}
2712 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
2713
2714 static inline void cfs_rq_util_change(struct cfs_rq *cfs_rq)
2715 {
2716         if (&this_rq()->cfs == cfs_rq) {
2717                 /*
2718                  * There are a few boundary cases this might miss but it should
2719                  * get called often enough that that should (hopefully) not be
2720                  * a real problem -- added to that it only calls on the local
2721                  * CPU, so if we enqueue remotely we'll miss an update, but
2722                  * the next tick/schedule should update.
2723                  *
2724                  * It will not get called when we go idle, because the idle
2725                  * thread is a different class (!fair), nor will the utilization
2726                  * number include things like RT tasks.
2727                  *
2728                  * As is, the util number is not freq-invariant (we'd have to
2729                  * implement arch_scale_freq_capacity() for that).
2730                  *
2731                  * See cpu_util().
2732                  */
2733                 cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq), 0);
2734         }
2735 }
2736
2737 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2738
2739 /*
2740  * Unsigned subtract and clamp on underflow.
2741  *
2742  * Explicitly do a load-store to ensure the intermediate value never hits
2743  * memory. This allows lockless observations without ever seeing the negative
2744  * values.
2745  */
2746 #define sub_positive(_ptr, _val) do {                           \
2747         typeof(_ptr) ptr = (_ptr);                              \
2748         typeof(*ptr) val = (_val);                              \
2749         typeof(*ptr) res, var = READ_ONCE(*ptr);                \
2750         res = var - val;                                        \
2751         if (res > var)                                          \
2752                 res = 0;                                        \
2753         WRITE_ONCE(*ptr, res);                                  \
2754 } while (0)
2755
2756 /* Group cfs_rq's load_avg is used for task_h_load and update_cfs_share */
2757 static inline int update_cfs_rq_load_avg(u64 now, struct cfs_rq *cfs_rq,
2758                                          bool update_freq)
2759 {
2760         struct sched_avg *sa = &cfs_rq->avg;
2761         int decayed, removed = 0, removed_util = 0;
2762
2763         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load_avg)) {
2764                 s64 r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
2765                 sub_positive(&sa->load_avg, r);
2766                 sub_positive(&sa->load_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2767                 removed = 1;
2768         }
2769
2770         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_util_avg)) {
2771                 long r = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
2772                 sub_positive(&sa->util_avg, r);
2773                 sub_positive(&sa->util_sum, r * LOAD_AVG_MAX);
2774                 removed_util = 1;
2775         }
2776
2777         decayed = __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2778                 scale_load_down(cfs_rq->load.weight), cfs_rq->curr != NULL, cfs_rq);
2779
2780 #ifndef CONFIG_64BIT
2781         smp_wmb();
2782         cfs_rq->load_last_update_time_copy = sa->last_update_time;
2783 #endif
2784
2785         /* Trace CPU load, unless cfs_rq belongs to a non-root task_group */
2786         if (cfs_rq == &rq_of(cfs_rq)->cfs)
2787                 trace_sched_load_avg_cpu(cpu_of(rq_of(cfs_rq)), cfs_rq);
2788
2789         if (update_freq && (decayed || removed_util))
2790                 cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2791
2792         return decayed || removed;
2793 }
2794
2795 /* Update task and its cfs_rq load average */
2796 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2797 {
2798         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2799         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2800         int cpu = cpu_of(rq_of(cfs_rq));
2801
2802         /*
2803          * Track task load average for carrying it to new CPU after migrated, and
2804          * track group sched_entity load average for task_h_load calc in migration
2805          */
2806         __update_load_avg(now, cpu, &se->avg,
2807                           se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2808                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2809
2810         if (update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, true) && update_tg)
2811                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2812
2813         if (entity_is_task(se))
2814                 trace_sched_load_avg_task(task_of(se), &se->avg);
2815 }
2816
2817 static void attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2818 {
2819         if (!sched_feat(ATTACH_AGE_LOAD))
2820                 goto skip_aging;
2821
2822         /*
2823          * If we got migrated (either between CPUs or between cgroups) we'll
2824          * have aged the average right before clearing @last_update_time.
2825          */
2826         if (se->avg.last_update_time) {
2827                 __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2828                                   &se->avg, 0, 0, NULL);
2829
2830                 /*
2831                  * XXX: we could have just aged the entire load away if we've been
2832                  * absent from the fair class for too long.
2833                  */
2834         }
2835
2836 skip_aging:
2837         se->avg.last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2838         cfs_rq->avg.load_avg += se->avg.load_avg;
2839         cfs_rq->avg.load_sum += se->avg.load_sum;
2840         cfs_rq->avg.util_avg += se->avg.util_avg;
2841         cfs_rq->avg.util_sum += se->avg.util_sum;
2842
2843         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2844 }
2845
2846 static void detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2847 {
2848         __update_load_avg(cfs_rq->avg.last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)),
2849                           &se->avg, se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2850                           cfs_rq->curr == se, NULL);
2851
2852         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_avg, se->avg.load_avg);
2853         sub_positive(&cfs_rq->avg.load_sum, se->avg.load_sum);
2854         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_avg, se->avg.util_avg);
2855         sub_positive(&cfs_rq->avg.util_sum, se->avg.util_sum);
2856
2857         cfs_rq_util_change(cfs_rq);
2858 }
2859
2860 /* Add the load generated by se into cfs_rq's load average */
2861 static inline void
2862 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2863 {
2864         struct sched_avg *sa = &se->avg;
2865         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2866         int migrated, decayed;
2867
2868         migrated = !sa->last_update_time;
2869         if (!migrated) {
2870                 __update_load_avg(now, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), sa,
2871                         se->on_rq * scale_load_down(se->load.weight),
2872                         cfs_rq->curr == se, NULL);
2873         }
2874
2875         decayed = update_cfs_rq_load_avg(now, cfs_rq, !migrated);
2876
2877         cfs_rq->runnable_load_avg += sa->load_avg;
2878         cfs_rq->runnable_load_sum += sa->load_sum;
2879
2880         if (migrated)
2881                 attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
2882
2883         if (decayed || migrated)
2884                 update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
2885 }
2886
2887 /* Remove the runnable load generated by se from cfs_rq's runnable load average */
2888 static inline void
2889 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2890 {
2891         update_load_avg(se, 1);
2892
2893         cfs_rq->runnable_load_avg =
2894                 max_t(long, cfs_rq->runnable_load_avg - se->avg.load_avg, 0);
2895         cfs_rq->runnable_load_sum =
2896                 max_t(s64,  cfs_rq->runnable_load_sum - se->avg.load_sum, 0);
2897 }
2898
2899 #ifndef CONFIG_64BIT
2900 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2901 {
2902         u64 last_update_time_copy;
2903         u64 last_update_time;
2904
2905         do {
2906                 last_update_time_copy = cfs_rq->load_last_update_time_copy;
2907                 smp_rmb();
2908                 last_update_time = cfs_rq->avg.last_update_time;
2909         } while (last_update_time != last_update_time_copy);
2910
2911         return last_update_time;
2912 }
2913 #else
2914 static inline u64 cfs_rq_last_update_time(struct cfs_rq *cfs_rq)
2915 {
2916         return cfs_rq->avg.last_update_time;
2917 }
2918 #endif
2919
2920 /*
2921  * Task first catches up with cfs_rq, and then subtract
2922  * itself from the cfs_rq (task must be off the queue now).
2923  */
2924 void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se)
2925 {
2926         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2927         u64 last_update_time;
2928
2929         /*
2930          * Newly created task or never used group entity should not be removed
2931          * from its (source) cfs_rq
2932          */
2933         if (se->avg.last_update_time == 0)
2934                 return;
2935
2936         last_update_time = cfs_rq_last_update_time(cfs_rq);
2937
2938         __update_load_avg(last_update_time, cpu_of(rq_of(cfs_rq)), &se->avg, 0, 0, NULL);
2939         atomic_long_add(se->avg.load_avg, &cfs_rq->removed_load_avg);
2940         atomic_long_add(se->avg.util_avg, &cfs_rq->removed_util_avg);
2941 }
2942
2943 /*
2944  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2945  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2946  * be the only way to update the runnable statistic.
2947  */
2948 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2949 {
2950 }
2951
2952 /*
2953  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2954  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2955  * be the only way to update the runnable statistic.
2956  */
2957 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2958 {
2959 }
2960
2961 static inline unsigned long cfs_rq_runnable_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2962 {
2963         return cfs_rq->runnable_load_avg;
2964 }
2965
2966 static inline unsigned long cfs_rq_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq)
2967 {
2968         return cfs_rq->avg.load_avg;
2969 }
2970
2971 static int idle_balance(struct rq *this_rq);
2972
2973 #else /* CONFIG_SMP */
2974
2975 static inline void update_load_avg(struct sched_entity *se, int update_tg)
2976 {
2977         cpufreq_update_util(rq_of(cfs_rq_of(se)), 0);
2978 }
2979
2980 static inline void
2981 enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2982 static inline void
2983 dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2984 static inline void remove_entity_load_avg(struct sched_entity *se) {}
2985
2986 static inline void
2987 attach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2988 static inline void
2989 detach_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se) {}
2990
2991 static inline int idle_balance(struct rq *rq)
2992 {
2993         return 0;
2994 }
2995
2996 #endif /* CONFIG_SMP */
2997
2998 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2999 {
3000 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3001         struct task_struct *tsk = NULL;
3002
3003         if (entity_is_task(se))
3004                 tsk = task_of(se);
3005
3006         if (se->statistics.sleep_start) {
3007                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
3008
3009                 if ((s64)delta < 0)
3010                         delta = 0;
3011
3012                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
3013                         se->statistics.sleep_max = delta;
3014
3015                 se->statistics.sleep_start = 0;
3016                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3017
3018                 if (tsk) {
3019                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
3020                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
3021                 }
3022         }
3023         if (se->statistics.block_start) {
3024                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
3025
3026                 if ((s64)delta < 0)
3027                         delta = 0;
3028
3029                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
3030                         se->statistics.block_max = delta;
3031
3032                 se->statistics.block_start = 0;
3033                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
3034
3035                 if (tsk) {
3036                         if (tsk->in_iowait) {
3037                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
3038                                 se->statistics.iowait_count++;
3039                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
3040                         }
3041
3042                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
3043                         trace_sched_blocked_reason(tsk);
3044
3045                         /*
3046                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
3047                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
3048                          * amount of time that the task spent sleeping:
3049                          */
3050                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
3051                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
3052                                                 (void *)get_wchan(tsk),
3053                                                 delta >> 20);
3054                         }
3055                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
3056                 }
3057         }
3058 #endif
3059 }
3060
3061 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3062 {
3063 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
3064         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
3065
3066         if (d < 0)
3067                 d = -d;
3068
3069         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
3070                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
3071 #endif
3072 }
3073
3074 static void
3075 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
3076 {
3077         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3078
3079         /*
3080          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
3081          * however the extra weight of the new task will slow them down a
3082          * little, place the new task so that it fits in the slot that
3083          * stays open at the end.
3084          */
3085         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
3086                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
3087
3088         /* sleeps up to a single latency don't count. */
3089         if (!initial) {
3090                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
3091
3092                 /*
3093                  * Halve their sleep time's effect, to allow
3094                  * for a gentler effect of sleepers:
3095                  */
3096                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
3097                         thresh >>= 1;
3098
3099                 vruntime -= thresh;
3100         }
3101
3102         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
3103         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
3104 }
3105
3106 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
3107
3108 static void
3109 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3110 {
3111         /*
3112          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
3113          * through calling update_curr().
3114          */
3115         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
3116                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
3117
3118         /*
3119          * Update run-time statistics of the 'current'.
3120          */
3121         update_curr(cfs_rq);
3122         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3123         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
3124         update_cfs_shares(cfs_rq);
3125
3126         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
3127                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
3128                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
3129         }
3130
3131         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
3132         check_spread(cfs_rq, se);
3133         if (se != cfs_rq->curr)
3134                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
3135         se->on_rq = 1;
3136
3137         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
3138                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
3139                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
3140         }
3141 }
3142
3143 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
3144 {
3145         for_each_sched_entity(se) {
3146                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3147                 if (cfs_rq->last != se)
3148                         break;
3149
3150                 cfs_rq->last = NULL;
3151         }
3152 }
3153
3154 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
3155 {
3156         for_each_sched_entity(se) {
3157                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3158                 if (cfs_rq->next != se)
3159                         break;
3160
3161                 cfs_rq->next = NULL;
3162         }
3163 }
3164
3165 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
3166 {
3167         for_each_sched_entity(se) {
3168                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3169                 if (cfs_rq->skip != se)
3170                         break;
3171
3172                 cfs_rq->skip = NULL;
3173         }
3174 }
3175
3176 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3177 {
3178         if (cfs_rq->last == se)
3179                 __clear_buddies_last(se);
3180
3181         if (cfs_rq->next == se)
3182                 __clear_buddies_next(se);
3183
3184         if (cfs_rq->skip == se)
3185                 __clear_buddies_skip(se);
3186 }
3187
3188 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3189
3190 static void
3191 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
3192 {
3193         /*
3194          * Update run-time statistics of the 'current'.
3195          */
3196         update_curr(cfs_rq);
3197         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se);
3198
3199         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
3200         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
3201 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3202                 if (entity_is_task(se)) {
3203                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
3204
3205                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
3206                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3207                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
3208                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
3209                 }
3210 #endif
3211         }
3212
3213         clear_buddies(cfs_rq, se);
3214
3215         if (se != cfs_rq->curr)
3216                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3217         se->on_rq = 0;
3218         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
3219
3220         /*
3221          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
3222          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
3223          * movement in our normalized position.
3224          */
3225         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
3226                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
3227
3228         /* return excess runtime on last dequeue */
3229         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3230
3231         update_min_vruntime(cfs_rq);
3232         update_cfs_shares(cfs_rq);
3233 }
3234
3235 /*
3236  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
3237  */
3238 static void
3239 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3240 {
3241         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
3242         struct sched_entity *se;
3243         s64 delta;
3244
3245         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
3246         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
3247         if (delta_exec > ideal_runtime) {
3248                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3249                 /*
3250                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
3251                  * re-elected due to buddy favours.
3252                  */
3253                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
3254                 return;
3255         }
3256
3257         /*
3258          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
3259          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
3260          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
3261          */
3262         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
3263                 return;
3264
3265         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
3266         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
3267
3268         if (delta < 0)
3269                 return;
3270
3271         if (delta > ideal_runtime)
3272                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3273 }
3274
3275 static void
3276 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
3277 {
3278         /* 'current' is not kept within the tree. */
3279         if (se->on_rq) {
3280                 /*
3281                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
3282                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
3283                  * runqueue.
3284                  */
3285                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
3286                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
3287                 update_load_avg(se, 1);
3288         }
3289
3290         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
3291         cfs_rq->curr = se;
3292 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
3293         /*
3294          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
3295          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
3296          * when there are only lesser-weight tasks around):
3297          */
3298         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
3299                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
3300                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
3301         }
3302 #endif
3303         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
3304 }
3305
3306 static int
3307 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
3308
3309 /*
3310  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
3311  * 1) keep things fair between processes/task groups
3312  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
3313  * 3) pick the "last" process, for cache locality
3314  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
3315  */
3316 static struct sched_entity *
3317 pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
3318 {
3319         struct sched_entity *left = __pick_first_entity(cfs_rq);
3320         struct sched_entity *se;
3321
3322         /*
3323          * If curr is set we have to see if its left of the leftmost entity
3324          * still in the tree, provided there was anything in the tree at all.
3325          */
3326         if (!left || (curr && entity_before(curr, left)))
3327                 left = curr;
3328
3329         se = left; /* ideally we run the leftmost entity */
3330
3331         /*
3332          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
3333          * be done without getting too unfair.
3334          */
3335         if (cfs_rq->skip == se) {
3336                 struct sched_entity *second;
3337
3338                 if (se == curr) {
3339                         second = __pick_first_entity(cfs_rq);
3340                 } else {
3341                         second = __pick_next_entity(se);
3342                         if (!second || (curr && entity_before(curr, second)))
3343                                 second = curr;
3344                 }
3345
3346                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
3347                         se = second;
3348         }
3349
3350         /*
3351          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
3352          */
3353         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
3354                 se = cfs_rq->last;
3355
3356         /*
3357          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
3358          */
3359         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
3360                 se = cfs_rq->next;
3361
3362         clear_buddies(cfs_rq, se);
3363
3364         return se;
3365 }
3366
3367 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
3368
3369 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
3370 {
3371         /*
3372          * If still on the runqueue then deactivate_task()
3373          * was not called and update_curr() has to be done:
3374          */
3375         if (prev->on_rq)
3376                 update_curr(cfs_rq);
3377
3378         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
3379         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3380
3381         check_spread(cfs_rq, prev);
3382         if (prev->on_rq) {
3383                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
3384                 /* Put 'current' back into the tree. */
3385                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
3386                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
3387                 update_load_avg(prev, 0);
3388         }
3389         cfs_rq->curr = NULL;
3390 }
3391
3392 static void
3393 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
3394 {
3395         /*
3396          * Update run-time statistics of the 'current'.
3397          */
3398         update_curr(cfs_rq);
3399
3400         /*
3401          * Ensure that runnable average is periodically updated.
3402          */
3403         update_load_avg(curr, 1);
3404         update_cfs_shares(cfs_rq);
3405
3406 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3407         /*
3408          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
3409          * validating it and just reschedule.
3410          */
3411         if (queued) {
3412                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3413                 return;
3414         }
3415         /*
3416          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
3417          */
3418         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
3419                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
3420                 return;
3421 #endif
3422
3423         if (cfs_rq->nr_running > 1)
3424                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
3425 }
3426
3427
3428 /**************************************************
3429  * CFS bandwidth control machinery
3430  */
3431
3432 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
3433
3434 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
3435 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
3436
3437 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
3438 {
3439         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
3440 }
3441
3442 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
3443 {
3444         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
3445 }
3446
3447 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
3448 {
3449         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
3450 }
3451 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
3452 static bool cfs_bandwidth_used(void)
3453 {
3454         return true;
3455 }
3456
3457 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
3458 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
3459 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
3460
3461 /*
3462  * default period for cfs group bandwidth.
3463  * default: 0.1s, units: nanoseconds
3464  */
3465 static inline u64 default_cfs_period(void)
3466 {
3467         return 100000000ULL;
3468 }
3469
3470 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
3471 {
3472         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
3473 }
3474
3475 /*
3476  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
3477  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
3478  * additional synchronization around rq->lock.
3479  *
3480  * requires cfs_b->lock
3481  */
3482 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3483 {
3484         u64 now;
3485
3486         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3487                 return;
3488
3489         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
3490         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
3491         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
3492 }
3493
3494 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3495 {
3496         return &tg->cfs_bandwidth;
3497 }
3498
3499 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
3500 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3501 {
3502         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
3503                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
3504
3505         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
3506 }
3507
3508 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
3509 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3510 {
3511         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
3512         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
3513         u64 amount = 0, min_amount, expires;
3514
3515         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
3516         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
3517
3518         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3519         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3520                 amount = min_amount;
3521         else {
3522                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3523
3524                 if (cfs_b->runtime > 0) {
3525                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
3526                         cfs_b->runtime -= amount;
3527                         cfs_b->idle = 0;
3528                 }
3529         }
3530         expires = cfs_b->runtime_expires;
3531         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3532
3533         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
3534         /*
3535          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
3536          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
3537          * issued.
3538          */
3539         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
3540                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3541
3542         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
3543 }
3544
3545 /*
3546  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
3547  * fact that rq->clock snapshots this value.
3548  */
3549 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3550 {
3551         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3552
3553         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
3554         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
3555                 return;
3556
3557         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
3558                 return;
3559
3560         /*
3561          * If the local deadline has passed we have to consider the
3562          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
3563          * has not truly expired.
3564          *
3565          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
3566          * whether the global deadline has advanced. It is valid to compare
3567          * cfs_b->runtime_expires without any locks since we only care about
3568          * exact equality, so a partial write will still work.
3569          */
3570
3571         if (cfs_rq->runtime_expires != cfs_b->runtime_expires) {
3572                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
3573                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
3574         } else {
3575                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
3576                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
3577         }
3578 }
3579
3580 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3581 {
3582         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3583         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3584         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3585
3586         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3587                 return;
3588
3589         /*
3590          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3591          * hierarchy can be throttled
3592          */
3593         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3594                 resched_curr(rq_of(cfs_rq));
3595 }
3596
3597 static __always_inline
3598 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3599 {
3600         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3601                 return;
3602
3603         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3604 }
3605
3606 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3607 {
3608         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3609 }
3610
3611 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3612 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3613 {
3614         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3615 }
3616
3617 /*
3618  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3619  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3620  * load-balance operations.
3621  */
3622 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3623                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3624 {
3625         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3626
3627         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3628         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3629
3630         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3631                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3632 }
3633
3634 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3635 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3636 {
3637         struct rq *rq = data;
3638         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3639
3640         cfs_rq->throttle_count--;
3641 #ifdef CONFIG_SMP
3642         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3643                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3644                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3645                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3646         }
3647 #endif
3648
3649         return 0;
3650 }
3651
3652 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3653 {
3654         struct rq *rq = data;
3655         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3656
3657         /* group is entering throttled state, stop time */
3658         if (!cfs_rq->throttle_count)
3659                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3660         cfs_rq->throttle_count++;
3661
3662         return 0;
3663 }
3664
3665 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3666 {
3667         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3668         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3669         struct sched_entity *se;
3670         long task_delta, dequeue = 1;
3671         bool empty;
3672
3673         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3674
3675         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3676         rcu_read_lock();
3677         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3678         rcu_read_unlock();
3679
3680         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3681         for_each_sched_entity(se) {
3682                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3683                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3684                 if (!se->on_rq)
3685                         break;
3686
3687                 if (dequeue)
3688                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3689                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3690
3691                 if (qcfs_rq->load.weight)
3692                         dequeue = 0;
3693         }
3694
3695         if (!se)
3696                 sub_nr_running(rq, task_delta);
3697
3698         cfs_rq->throttled = 1;
3699         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3700         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3701         empty = list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3702
3703         /*
3704          * Add to the _head_ of the list, so that an already-started
3705          * distribute_cfs_runtime will not see us
3706          */
3707         list_add_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3708
3709         /*
3710          * If we're the first throttled task, make sure the bandwidth
3711          * timer is running.
3712          */
3713         if (empty)
3714                 start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3715
3716         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3717 }
3718
3719 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3720 {
3721         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3722         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3723         struct sched_entity *se;
3724         int enqueue = 1;
3725         long task_delta;
3726
3727         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3728
3729         cfs_rq->throttled = 0;
3730
3731         update_rq_clock(rq);
3732
3733         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3734         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3735         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3736         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3737
3738         /* update hierarchical throttle state */
3739         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3740
3741         if (!cfs_rq->load.weight)
3742                 return;
3743
3744         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3745         for_each_sched_entity(se) {
3746                 if (se->on_rq)
3747                         enqueue = 0;
3748
3749                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3750                 if (enqueue)
3751                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3752                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3753
3754                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3755                         break;
3756         }
3757
3758         if (!se)
3759                 add_nr_running(rq, task_delta);
3760
3761         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3762         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3763                 resched_curr(rq);
3764 }
3765
3766 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3767                 u64 remaining, u64 expires)
3768 {
3769         struct cfs_rq *cfs_rq;
3770         u64 runtime;
3771         u64 starting_runtime = remaining;
3772
3773         rcu_read_lock();
3774         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3775                                 throttled_list) {
3776                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3777
3778                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3779                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3780                         goto next;
3781
3782                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3783                 if (runtime > remaining)
3784                         runtime = remaining;
3785                 remaining -= runtime;
3786
3787                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3788                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3789
3790                 /* we check whether we're throttled above */
3791                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3792                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3793
3794 next:
3795                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3796
3797                 if (!remaining)
3798                         break;
3799         }
3800         rcu_read_unlock();
3801
3802         return starting_runtime - remaining;
3803 }
3804
3805 /*
3806  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3807  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3808  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3809  * used to track this state.
3810  */
3811 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3812 {
3813         u64 runtime, runtime_expires;
3814         int throttled;
3815
3816         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3817         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3818                 goto out_deactivate;
3819
3820         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3821         cfs_b->nr_periods += overrun;
3822
3823         /*
3824          * idle depends on !throttled (for the case of a large deficit), and if
3825          * we're going inactive then everything else can be deferred
3826          */
3827         if (cfs_b->idle && !throttled)
3828                 goto out_deactivate;
3829
3830         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3831
3832         if (!throttled) {
3833                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3834                 cfs_b->idle = 1;
3835                 return 0;
3836         }
3837
3838         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3839         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3840
3841         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3842
3843         /*
3844          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth while
3845          * we unthrottle. This can potentially race with an unthrottled group
3846          * trying to acquire new bandwidth from the global pool. This can result
3847          * in us over-using our runtime if it is all used during this loop, but
3848          * only by limited amounts in that extreme case.
3849          */
3850         while (throttled && cfs_b->runtime > 0) {
3851                 runtime = cfs_b->runtime;
3852                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3853                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3854                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3855                                                  runtime_expires);
3856                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3857
3858                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3859
3860                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3861         }
3862
3863         /*
3864          * While we are ensured activity in the period following an
3865          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3866          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3867          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3868          */
3869         cfs_b->idle = 0;
3870
3871         return 0;
3872
3873 out_deactivate:
3874         return 1;
3875 }
3876
3877 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3878 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3879 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3880 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3881 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3882 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3883
3884 /*
3885  * Are we near the end of the current quota period?
3886  *
3887  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3888  * hrtimer base being cleared by hrtimer_start. In the case of
3889  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3890  */
3891 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3892 {
3893         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3894         u64 remaining;
3895
3896         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3897         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3898                 return 1;
3899
3900         /* is a quota refresh about to occur? */
3901         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3902         if (remaining < min_expire)
3903                 return 1;
3904
3905         return 0;
3906 }
3907
3908 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3909 {
3910         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3911
3912         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3913         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3914                 return;
3915
3916         hrtimer_start(&cfs_b->slack_timer,
3917                         ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period),
3918                         HRTIMER_MODE_REL);
3919 }
3920
3921 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3922 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3923 {
3924         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3925         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3926
3927         if (slack_runtime <= 0)
3928                 return;
3929
3930         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3931         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3932             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3933                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3934
3935                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3936                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3937                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3938                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3939         }
3940         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3941
3942         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3943         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3944 }
3945
3946 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3947 {
3948         if (!cfs_bandwidth_used())
3949                 return;
3950
3951         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3952                 return;
3953
3954         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3955 }
3956
3957 /*
3958  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3959  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3960  */
3961 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3962 {
3963         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3964         u64 expires;
3965
3966         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3967         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3968         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3969                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3970                 return;
3971         }
3972
3973         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice)
3974                 runtime = cfs_b->runtime;
3975
3976         expires = cfs_b->runtime_expires;
3977         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3978
3979         if (!runtime)
3980                 return;
3981
3982         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3983
3984         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3985         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3986                 cfs_b->runtime -= min(runtime, cfs_b->runtime);
3987         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3988 }
3989
3990 /*
3991  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3992  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3993  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3994  */
3995 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3996 {
3997         if (!cfs_bandwidth_used())
3998                 return;
3999
4000         /* Synchronize hierarchical throttle counter: */
4001         if (unlikely(!cfs_rq->throttle_uptodate)) {
4002                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
4003                 struct cfs_rq *pcfs_rq;
4004                 struct task_group *tg;
4005
4006                 cfs_rq->throttle_uptodate = 1;
4007
4008                 /* Get closest up-to-date node, because leaves go first: */
4009                 for (tg = cfs_rq->tg->parent; tg; tg = tg->parent) {
4010                         pcfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
4011                         if (pcfs_rq->throttle_uptodate)
4012                                 break;
4013                 }
4014                 if (tg) {
4015                         cfs_rq->throttle_count = pcfs_rq->throttle_count;
4016                         cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
4017                 }
4018         }
4019
4020         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
4021         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
4022                 return;
4023
4024         /* ensure the group is not already throttled */
4025         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4026                 return;
4027
4028         /* update runtime allocation */
4029         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
4030         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
4031                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4032 }
4033
4034 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
4035 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4036 {
4037         if (!cfs_bandwidth_used())
4038                 return false;
4039
4040         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
4041                 return false;
4042
4043         /*
4044          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
4045          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
4046          */
4047         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4048                 return true;
4049
4050         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
4051         return true;
4052 }
4053
4054 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
4055 {
4056         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4057                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
4058
4059         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
4060
4061         return HRTIMER_NORESTART;
4062 }
4063
4064 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
4065 {
4066         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
4067                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
4068         int overrun;
4069         int idle = 0;
4070
4071         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4072         for (;;) {
4073                 overrun = hrtimer_forward_now(timer, cfs_b->period);
4074                 if (!overrun)
4075                         break;
4076
4077                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
4078         }
4079         if (idle)
4080                 cfs_b->period_active = 0;
4081         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4082
4083         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
4084 }
4085
4086 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4087 {
4088         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
4089         cfs_b->runtime = 0;
4090         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
4091         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
4092
4093         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
4094         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4095         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
4096         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
4097         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
4098 }
4099
4100 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
4101 {
4102         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4103         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
4104 }
4105
4106 void start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4107 {
4108         lockdep_assert_held(&cfs_b->lock);
4109
4110         if (!cfs_b->period_active) {
4111                 cfs_b->period_active = 1;
4112                 hrtimer_forward_now(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
4113                 hrtimer_start_expires(&cfs_b->period_timer, HRTIMER_MODE_ABS_PINNED);
4114         }
4115 }
4116
4117 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
4118 {
4119         /* init_cfs_bandwidth() was not called */
4120         if (!cfs_b->throttled_cfs_rq.next)
4121                 return;
4122
4123         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
4124         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
4125 }
4126
4127 static void __maybe_unused update_runtime_enabled(struct rq *rq)
4128 {
4129         struct cfs_rq *cfs_rq;
4130
4131         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4132                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = &cfs_rq->tg->cfs_bandwidth;
4133
4134                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
4135                 cfs_rq->runtime_enabled = cfs_b->quota != RUNTIME_INF;
4136                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
4137         }
4138 }
4139
4140 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
4141 {
4142         struct cfs_rq *cfs_rq;
4143
4144         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
4145                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
4146                         continue;
4147
4148                 /*
4149                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
4150                  * there's some valid quota amount
4151                  */
4152                 cfs_rq->runtime_remaining = 1;
4153                 /*
4154                  * Offline rq is schedulable till cpu is completely disabled
4155                  * in take_cpu_down(), so we prevent new cfs throttling here.
4156                  */
4157                 cfs_rq->runtime_enabled = 0;
4158
4159                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4160                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
4161         }
4162 }
4163
4164 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4165 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
4166 {
4167         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
4168 }
4169
4170 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
4171 static bool check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) { return false; }
4172 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4173 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4174
4175 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
4176 {
4177         return 0;
4178 }
4179
4180 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
4181 {
4182         return 0;
4183 }
4184
4185 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
4186                                     int src_cpu, int dest_cpu)
4187 {
4188         return 0;
4189 }
4190
4191 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4192
4193 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4194 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
4195 #endif
4196
4197 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
4198 {
4199         return NULL;
4200 }
4201 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
4202 static inline void update_runtime_enabled(struct rq *rq) {}
4203 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
4204
4205 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
4206
4207 /**************************************************
4208  * CFS operations on tasks:
4209  */
4210
4211 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
4212 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4213 {
4214         struct sched_entity *se = &p->se;
4215         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4216
4217         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
4218
4219         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
4220                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
4221                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
4222                 s64 delta = slice - ran;
4223
4224                 if (delta < 0) {
4225                         if (rq->curr == p)
4226                                 resched_curr(rq);
4227                         return;
4228                 }
4229                 hrtick_start(rq, delta);
4230         }
4231 }
4232
4233 /*
4234  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
4235  * current task is from our class and nr_running is low enough
4236  * to matter.
4237  */
4238 static void hrtick_update(struct rq *rq)
4239 {
4240         struct task_struct *curr = rq->curr;
4241
4242         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
4243                 return;
4244
4245         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
4246                 hrtick_start_fair(rq, curr);
4247 }
4248 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
4249 static inline void
4250 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
4251 {
4252 }
4253
4254 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
4255 {
4256 }
4257 #endif
4258
4259 #ifdef CONFIG_SMP
4260 static bool cpu_overutilized(int cpu);
4261 static inline unsigned long boosted_cpu_util(int cpu);
4262 #else
4263 #define boosted_cpu_util(cpu) cpu_util(cpu)
4264 #endif
4265
4266 #ifdef CONFIG_SMP
4267 static void update_capacity_of(int cpu)
4268 {
4269         unsigned long req_cap;
4270
4271         if (!sched_freq())
4272                 return;
4273
4274         /* Convert scale-invariant capacity to cpu. */
4275         req_cap = boosted_cpu_util(cpu);
4276         req_cap = req_cap * SCHED_CAPACITY_SCALE / capacity_orig_of(cpu);
4277         set_cfs_cpu_capacity(cpu, true, req_cap);
4278 }
4279 #endif
4280
4281 /*
4282  * The enqueue_task method is called before nr_running is
4283  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
4284  * then put the task into the rbtree:
4285  */
4286 static void
4287 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4288 {
4289         struct cfs_rq *cfs_rq;
4290         struct sched_entity *se = &p->se;
4291 #ifdef CONFIG_SMP
4292         int task_new = flags & ENQUEUE_WAKEUP_NEW;
4293         int task_wakeup = flags & ENQUEUE_WAKEUP;
4294 #endif
4295
4296         /*
4297          * If in_iowait is set, the code below may not trigger any cpufreq
4298          * utilization updates, so do it here explicitly with the IOWAIT flag
4299          * passed.
4300          */
4301         if (p->in_iowait)
4302                 cpufreq_update_this_cpu(rq, SCHED_CPUFREQ_IOWAIT);
4303
4304         for_each_sched_entity(se) {
4305                 if (se->on_rq)
4306                         break;
4307                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4308                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
4309
4310                 /*
4311                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4312                  *
4313                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4314                  * post the final h_nr_running increment below.
4315                 */
4316                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4317                         break;
4318                 cfs_rq->h_nr_running++;
4319                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4320
4321                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
4322         }
4323
4324         for_each_sched_entity(se) {
4325                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4326                 cfs_rq->h_nr_running++;
4327                 walt_inc_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4328
4329                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4330                         break;
4331
4332                 update_load_avg(se, 1);
4333                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4334         }
4335
4336         if (!se)
4337                 add_nr_running(rq, 1);
4338
4339 #ifdef CONFIG_SMP
4340
4341         /*
4342          * Update SchedTune accounting.
4343          *
4344          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4345          * boost value of the current task is accounted for in the
4346          * selection of the OPP.
4347          *
4348          * We do it also in the case where we enqueue a throttled task;
4349          * we could argue that a throttled task should not boost a CPU,
4350          * however:
4351          * a) properly implementing CPU boosting considering throttled
4352          *    tasks will increase a lot the complexity of the solution
4353          * b) it's not easy to quantify the benefits introduced by
4354          *    such a more complex solution.
4355          * Thus, for the time being we go for the simple solution and boost
4356          * also for throttled RQs.
4357          */
4358         schedtune_enqueue_task(p, cpu_of(rq));
4359
4360         if (!se) {
4361                 walt_inc_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4362                 if (!task_new && !rq->rd->overutilized &&
4363                     cpu_overutilized(rq->cpu)) {
4364                         rq->rd->overutilized = true;
4365                         trace_sched_overutilized(true);
4366                 }
4367
4368                 /*
4369                  * We want to potentially trigger a freq switch
4370                  * request only for tasks that are waking up; this is
4371                  * because we get here also during load balancing, but
4372                  * in these cases it seems wise to trigger as single
4373                  * request after load balancing is done.
4374                  */
4375                 if (task_new || task_wakeup)
4376                         update_capacity_of(cpu_of(rq));
4377         }
4378
4379 #endif /* CONFIG_SMP */
4380         hrtick_update(rq);
4381 }
4382
4383 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
4384
4385 /*
4386  * The dequeue_task method is called before nr_running is
4387  * decreased. We remove the task from the rbtree and
4388  * update the fair scheduling stats:
4389  */
4390 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
4391 {
4392         struct cfs_rq *cfs_rq;
4393         struct sched_entity *se = &p->se;
4394         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
4395
4396         for_each_sched_entity(se) {
4397                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4398                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
4399
4400                 /*
4401                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
4402                  *
4403                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
4404                  * post the final h_nr_running decrement below.
4405                 */
4406                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4407                         break;
4408                 cfs_rq->h_nr_running--;
4409                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4410
4411                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
4412                 if (cfs_rq->load.weight) {
4413                         /* Avoid re-evaluating load for this entity: */
4414                         se = parent_entity(se);
4415                         /*
4416                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
4417                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
4418                          */
4419                         if (task_sleep && se && !throttled_hierarchy(cfs_rq))
4420                                 set_next_buddy(se);
4421                         break;
4422                 }
4423                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
4424         }
4425
4426         for_each_sched_entity(se) {
4427                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4428                 cfs_rq->h_nr_running--;
4429                 walt_dec_cfs_cumulative_runnable_avg(cfs_rq, p);
4430
4431                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
4432                         break;
4433
4434                 update_load_avg(se, 1);
4435                 update_cfs_shares(cfs_rq);
4436         }
4437
4438         if (!se)
4439                 sub_nr_running(rq, 1);
4440
4441 #ifdef CONFIG_SMP
4442
4443         /*
4444          * Update SchedTune accounting
4445          *
4446          * We do it before updating the CPU capacity to ensure the
4447          * boost value of the current task is accounted for in the
4448          * selection of the OPP.
4449          */
4450         schedtune_dequeue_task(p, cpu_of(rq));
4451
4452         if (!se) {
4453                 walt_dec_cumulative_runnable_avg(rq, p);
4454
4455                 /*
4456                  * We want to potentially trigger a freq switch
4457                  * request only for tasks that are going to sleep;
4458                  * this is because we get here also during load
4459                  * balancing, but in these cases it seems wise to
4460                  * trigger as single request after load balancing is
4461                  * done.
4462                  */
4463                 if (task_sleep) {
4464                         if (rq->cfs.nr_running)
4465                                 update_capacity_of(cpu_of(rq));
4466                         else if (sched_freq())
4467                                 set_cfs_cpu_capacity(cpu_of(rq), false, 0);
4468                 }
4469         }
4470
4471 #endif /* CONFIG_SMP */
4472
4473         hrtick_update(rq);
4474 }
4475
4476 #ifdef CONFIG_SMP
4477
4478 /*
4479  * per rq 'load' arrray crap; XXX kill this.
4480  */
4481
4482 /*
4483  * The exact cpuload at various idx values, calculated at every tick would be
4484  * load = (2^idx - 1) / 2^idx * load + 1 / 2^idx * cur_load
4485  *
4486  * If a cpu misses updates for n-1 ticks (as it was idle) and update gets called
4487  * on nth tick when cpu may be busy, then we have:
4488  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4489  * load = (2^idx - 1) / 2^idx) * load + 1 / 2^idx * cur_load
4490  *
4491  * decay_load_missed() below does efficient calculation of
4492  * load = ((2^idx - 1) / 2^idx)^(n-1) * load
4493  * avoiding 0..n-1 loop doing load = ((2^idx - 1) / 2^idx) * load
4494  *
4495  * The calculation is approximated on a 128 point scale.
4496  * degrade_zero_ticks is the number of ticks after which load at any
4497  * particular idx is approximated to be zero.
4498  * degrade_factor is a precomputed table, a row for each load idx.
4499  * Each column corresponds to degradation factor for a power of two ticks,
4500  * based on 128 point scale.
4501  * Example:
4502  * row 2, col 3 (=12) says that the degradation at load idx 2 after
4503  * 8 ticks is 12/128 (which is an approximation of exact factor 3^8/4^8).
4504  *
4505  * With this power of 2 load factors, we can degrade the load n times
4506  * by looking at 1 bits in n and doing as many mult/shift instead of
4507  * n mult/shifts needed by the exact degradation.
4508  */
4509 #define DEGRADE_SHIFT           7
4510 static const unsigned char
4511                 degrade_zero_ticks[CPU_LOAD_IDX_MAX] = {0, 8, 32, 64, 128};
4512 static const unsigned char
4513                 degrade_factor[CPU_LOAD_IDX_MAX][DEGRADE_SHIFT + 1] = {
4514                                         {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
4515                                         {64, 32, 8, 0, 0, 0, 0, 0},
4516                                         {96, 72, 40, 12, 1, 0, 0},
4517                                         {112, 98, 75, 43, 15, 1, 0},
4518                                         {120, 112, 98, 76, 45, 16, 2} };
4519
4520 /*
4521  * Update cpu_load for any missed ticks, due to tickless idle. The backlog
4522  * would be when CPU is idle and so we just decay the old load without
4523  * adding any new load.
4524  */
4525 static unsigned long
4526 decay_load_missed(unsigned long load, unsigned long missed_updates, int idx)
4527 {
4528         int j = 0;
4529
4530         if (!missed_updates)
4531                 return load;
4532
4533         if (missed_updates >= degrade_zero_ticks[idx])
4534                 return 0;
4535
4536         if (idx == 1)
4537                 return load >> missed_updates;
4538
4539         while (missed_updates) {
4540                 if (missed_updates % 2)
4541                         load = (load * degrade_factor[idx][j]) >> DEGRADE_SHIFT;
4542
4543                 missed_updates >>= 1;
4544                 j++;
4545         }
4546         return load;
4547 }
4548
4549 /*
4550  * Update rq->cpu_load[] statistics. This function is usually called every
4551  * scheduler tick (TICK_NSEC). With tickless idle this will not be called
4552  * every tick. We fix it up based on jiffies.
4553  */
4554 static void __update_cpu_load(struct rq *this_rq, unsigned long this_load,
4555                               unsigned long pending_updates)
4556 {
4557         int i, scale;
4558
4559         this_rq->nr_load_updates++;
4560
4561         /* Update our load: */
4562         this_rq->cpu_load[0] = this_load; /* Fasttrack for idx 0 */
4563         for (i = 1, scale = 2; i < CPU_LOAD_IDX_MAX; i++, scale += scale) {
4564                 unsigned long old_load, new_load;
4565
4566                 /* scale is effectively 1 << i now, and >> i divides by scale */
4567
4568                 old_load = this_rq->cpu_load[i];
4569                 old_load = decay_load_missed(old_load, pending_updates - 1, i);
4570                 new_load = this_load;
4571                 /*
4572                  * Round up the averaging division if load is increasing. This
4573                  * prevents us from getting stuck on 9 if the load is 10, for
4574                  * example.
4575                  */
4576                 if (new_load > old_load)
4577                         new_load += scale - 1;
4578
4579                 this_rq->cpu_load[i] = (old_load * (scale - 1) + new_load) >> i;
4580         }
4581
4582         sched_avg_update(this_rq);
4583 }
4584
4585 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
4586 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
4587 {
4588         return cfs_rq_runnable_load_avg(&cpu_rq(cpu)->cfs);
4589 }
4590
4591 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
4592 /*
4593  * There is no sane way to deal with nohz on smp when using jiffies because the
4594  * cpu doing the jiffies update might drift wrt the cpu doing the jiffy reading
4595  * causing off-by-one errors in observed deltas; {0,2} instead of {1,1}.
4596  *
4597  * Therefore we cannot use the delta approach from the regular tick since that
4598  * would seriously skew the load calculation. However we'll make do for those
4599  * updates happening while idle (nohz_idle_balance) or coming out of idle
4600  * (tick_nohz_idle_exit).
4601  *
4602  * This means we might still be one tick off for nohz periods.
4603  */
4604
4605 /*
4606  * Called from nohz_idle_balance() to update the load ratings before doing the
4607  * idle balance.
4608  */
4609 static void update_idle_cpu_load(struct rq *this_rq)
4610 {
4611         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4612         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4613         unsigned long pending_updates;
4614
4615         /*
4616          * bail if there's load or we're actually up-to-date.
4617          */
4618         if (load || curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4619                 return;
4620
4621         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4622         this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4623
4624         __update_cpu_load(this_rq, load, pending_updates);
4625 }
4626
4627 /*
4628  * Called from tick_nohz_idle_exit() -- try and fix up the ticks we missed.
4629  */
4630 void update_cpu_load_nohz(void)
4631 {
4632         struct rq *this_rq = this_rq();
4633         unsigned long curr_jiffies = READ_ONCE(jiffies);
4634         unsigned long pending_updates;
4635
4636         if (curr_jiffies == this_rq->last_load_update_tick)
4637                 return;
4638
4639         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
4640         pending_updates = curr_jiffies - this_rq->last_load_update_tick;
4641         if (pending_updates) {
4642                 this_rq->last_load_update_tick = curr_jiffies;
4643                 /*
4644                  * We were idle, this means load 0, the current load might be
4645                  * !0 due to remote wakeups and the sort.
4646                  */
4647                 __update_cpu_load(this_rq, 0, pending_updates);
4648         }
4649         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
4650 }
4651 #endif /* CONFIG_NO_HZ */
4652
4653 /*
4654  * Called from scheduler_tick()
4655  */
4656 void update_cpu_load_active(struct rq *this_rq)
4657 {
4658         unsigned long load = weighted_cpuload(cpu_of(this_rq));
4659         /*
4660          * See the mess around update_idle_cpu_load() / update_cpu_load_nohz().
4661          */
4662         this_rq->last_load_update_tick = jiffies;
4663         __update_cpu_load(this_rq, load, 1);
4664 }
4665
4666 /*
4667  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
4668  * according to the scheduling class and "nice" value.
4669  *
4670  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
4671  * balance conservatively.
4672  */
4673 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
4674 {
4675         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4676         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4677
4678         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4679                 return total;
4680
4681         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
4682 }
4683
4684 /*
4685  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
4686  * according to the scheduling class and "nice" value.
4687  */
4688 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
4689 {
4690         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4691         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
4692
4693         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
4694                 return total;
4695
4696         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
4697 }
4698
4699
4700 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
4701 {
4702         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
4703         unsigned long nr_running = READ_ONCE(rq->cfs.h_nr_running);
4704         unsigned long load_avg = weighted_cpuload(cpu);
4705
4706         if (nr_running)
4707                 return load_avg / nr_running;
4708
4709         return 0;
4710 }
4711
4712 static void record_wakee(struct task_struct *p)
4713 {
4714         /*
4715          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
4716          * about the boundary, really active task won't care
4717          * about the loss.
4718          */
4719         if (time_after(jiffies, current->wakee_flip_decay_ts + HZ)) {
4720                 current->wakee_flips >>= 1;
4721                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
4722         }
4723
4724         if (current->last_wakee != p) {
4725                 current->last_wakee = p;
4726                 current->wakee_flips++;
4727         }
4728 }
4729
4730 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
4731 {
4732         struct sched_entity *se = &p->se;
4733         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4734         u64 min_vruntime;
4735
4736 #ifndef CONFIG_64BIT
4737         u64 min_vruntime_copy;
4738
4739         do {
4740                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
4741                 smp_rmb();
4742                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4743         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
4744 #else
4745         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
4746 #endif
4747
4748         se->vruntime -= min_vruntime;
4749         record_wakee(p);
4750 }
4751
4752 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
4753 /*
4754  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
4755  *
4756  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
4757  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
4758  * can calculate the shift in shares.
4759  *
4760  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
4761  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
4762  * total group weight.
4763  *
4764  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
4765  * distribution (s_i) using:
4766  *
4767  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
4768  *
4769  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
4770  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
4771  * shares distribution (s_i):
4772  *
4773  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
4774  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
4775  *
4776  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
4777  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
4778  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
4779  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
4780  *
4781  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
4782  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
4783  *
4784  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
4785  *
4786  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
4787  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
4788  * weight and shares distributions like:
4789  *
4790  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
4791  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
4792  *
4793  * We can then compute the difference in effective weight by using:
4794  *
4795  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
4796  *
4797  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
4798  *
4799  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
4800  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
4801  * 4/7) times the weight of the group.
4802  */
4803 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4804 {
4805         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
4806
4807         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
4808                 return wl;
4809
4810         for_each_sched_entity(se) {
4811                 struct cfs_rq *cfs_rq = se->my_q;
4812                 long W, w = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
4813
4814                 tg = cfs_rq->tg;
4815
4816                 /*
4817                  * W = @wg + \Sum rw_j
4818                  */
4819                 W = wg + atomic_long_read(&tg->load_avg);
4820
4821                 /* Ensure \Sum rw_j >= rw_i */
4822                 W -= cfs_rq->tg_load_avg_contrib;
4823                 W += w;
4824
4825                 /*
4826                  * w = rw_i + @wl
4827                  */
4828                 w += wl;
4829
4830                 /*
4831                  * wl = S * s'_i; see (2)
4832                  */
4833                 if (W > 0 && w < W)
4834                         wl = (w * (long)tg->shares) / W;
4835                 else
4836                         wl = tg->shares;
4837
4838                 /*
4839                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
4840                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
4841                  * calc_cfs_shares().
4842                  */
4843                 if (wl < MIN_SHARES)
4844                         wl = MIN_SHARES;
4845
4846                 /*
4847                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
4848                  */
4849                 wl -= se->avg.load_avg;
4850
4851                 /*
4852                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
4853                  * the final effective load change on the root group. Since
4854                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
4855                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
4856                  * resulting from this level per the above.
4857                  */
4858                 wg = 0;
4859         }
4860
4861         return wl;
4862 }
4863 #else
4864
4865 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
4866 {
4867         return wl;
4868 }
4869
4870 #endif
4871
4872 /*
4873  * Returns the current capacity of cpu after applying both
4874  * cpu and freq scaling.
4875  */
4876 unsigned long capacity_curr_of(int cpu)
4877 {
4878         return cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig *
4879                arch_scale_freq_capacity(NULL, cpu)
4880                >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
4881 }
4882
4883 static inline bool energy_aware(void)
4884 {
4885         return sched_feat(ENERGY_AWARE);
4886 }
4887
4888 struct energy_env {
4889         struct sched_group      *sg_top;
4890         struct sched_group      *sg_cap;
4891         int                     cap_idx;
4892         int                     util_delta;
4893         int                     src_cpu;
4894         int                     dst_cpu;
4895         int                     energy;
4896         int                     payoff;
4897         struct task_struct      *task;
4898         struct {
4899                 int before;
4900                 int after;
4901                 int delta;
4902                 int diff;
4903         } nrg;
4904         struct {
4905                 int before;
4906                 int after;
4907                 int delta;
4908         } cap;
4909 };
4910
4911 /*
4912  * __cpu_norm_util() returns the cpu util relative to a specific capacity,
4913  * i.e. it's busy ratio, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] which is useful for
4914  * energy calculations. Using the scale-invariant util returned by
4915  * cpu_util() and approximating scale-invariant util by:
4916  *
4917  *   util ~ (curr_freq/max_freq)*1024 * capacity_orig/1024 * running_time/time
4918  *
4919  * the normalized util can be found using the specific capacity.
4920  *
4921  *   capacity = capacity_orig * curr_freq/max_freq
4922  *
4923  *   norm_util = running_time/time ~ util/capacity
4924  */
4925 static unsigned long __cpu_norm_util(int cpu, unsigned long capacity, int delta)
4926 {
4927         int util = __cpu_util(cpu, delta);
4928
4929         if (util >= capacity)
4930                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4931
4932         return (util << SCHED_CAPACITY_SHIFT)/capacity;
4933 }
4934
4935 static int calc_util_delta(struct energy_env *eenv, int cpu)
4936 {
4937         if (cpu == eenv->src_cpu)
4938                 return -eenv->util_delta;
4939         if (cpu == eenv->dst_cpu)
4940                 return eenv->util_delta;
4941         return 0;
4942 }
4943
4944 static
4945 unsigned long group_max_util(struct energy_env *eenv)
4946 {
4947         int i, delta;
4948         unsigned long max_util = 0;
4949
4950         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(eenv->sg_cap)) {
4951                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4952                 max_util = max(max_util, __cpu_util(i, delta));
4953         }
4954
4955         return max_util;
4956 }
4957
4958 /*
4959  * group_norm_util() returns the approximated group util relative to it's
4960  * current capacity (busy ratio) in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE] for use in
4961  * energy calculations. Since task executions may or may not overlap in time in
4962  * the group the true normalized util is between max(cpu_norm_util(i)) and
4963  * sum(cpu_norm_util(i)) when iterating over all cpus in the group, i. The
4964  * latter is used as the estimate as it leads to a more pessimistic energy
4965  * estimate (more busy).
4966  */
4967 static unsigned
4968 long group_norm_util(struct energy_env *eenv, struct sched_group *sg)
4969 {
4970         int i, delta;
4971         unsigned long util_sum = 0;
4972         unsigned long capacity = sg->sge->cap_states[eenv->cap_idx].cap;
4973
4974         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4975                 delta = calc_util_delta(eenv, i);
4976                 util_sum += __cpu_norm_util(i, capacity, delta);
4977         }
4978
4979         if (util_sum > SCHED_CAPACITY_SCALE)
4980                 return SCHED_CAPACITY_SCALE;
4981         return util_sum;
4982 }
4983
4984 static int find_new_capacity(struct energy_env *eenv,
4985         const struct sched_group_energy * const sge)
4986 {
4987         int idx;
4988         unsigned long util = group_max_util(eenv);
4989
4990         for (idx = 0; idx < sge->nr_cap_states; idx++) {
4991                 if (sge->cap_states[idx].cap >= util)
4992                         break;
4993         }
4994
4995         eenv->cap_idx = idx;
4996
4997         return idx;
4998 }
4999
5000 static int group_idle_state(struct sched_group *sg)
5001 {
5002         int i, state = INT_MAX;
5003
5004         /* Find the shallowest idle state in the sched group. */
5005         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg))
5006                 state = min(state, idle_get_state_idx(cpu_rq(i)));
5007
5008         /* Take non-cpuidle idling into account (active idle/arch_cpu_idle()) */
5009         state++;
5010
5011         return state;
5012 }
5013
5014 /*
5015  * sched_group_energy(): Computes the absolute energy consumption of cpus
5016  * belonging to the sched_group including shared resources shared only by
5017  * members of the group. Iterates over all cpus in the hierarchy below the
5018  * sched_group starting from the bottom working it's way up before going to
5019  * the next cpu until all cpus are covered at all levels. The current
5020  * implementation is likely to gather the same util statistics multiple times.
5021  * This can probably be done in a faster but more complex way.
5022  * Note: sched_group_energy() may fail when racing with sched_domain updates.
5023  */
5024 static int sched_group_energy(struct energy_env *eenv)
5025 {
5026         struct sched_domain *sd;
5027         int cpu, total_energy = 0;
5028         struct cpumask visit_cpus;
5029         struct sched_group *sg;
5030
5031         WARN_ON(!eenv->sg_top->sge);
5032
5033         cpumask_copy(&visit_cpus, sched_group_cpus(eenv->sg_top));
5034
5035         while (!cpumask_empty(&visit_cpus)) {
5036                 struct sched_group *sg_shared_cap = NULL;
5037
5038                 cpu = cpumask_first(&visit_cpus);
5039
5040                 /*
5041                  * Is the group utilization affected by cpus outside this
5042                  * sched_group?
5043                  */
5044                 sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_scs, cpu));
5045
5046                 if (!sd)
5047                         /*
5048                          * We most probably raced with hotplug; returning a
5049                          * wrong energy estimation is better than entering an
5050                          * infinite loop.
5051                          */
5052                         return -EINVAL;
5053
5054                 if (sd->parent)
5055                         sg_shared_cap = sd->parent->groups;
5056
5057                 for_each_domain(cpu, sd) {
5058                         sg = sd->groups;
5059
5060                         /* Has this sched_domain already been visited? */
5061                         if (sd->child && group_first_cpu(sg) != cpu)
5062                                 break;
5063
5064                         do {
5065                                 unsigned long group_util;
5066                                 int sg_busy_energy, sg_idle_energy;
5067                                 int cap_idx, idle_idx;
5068
5069                                 if (sg_shared_cap && sg_shared_cap->group_weight >= sg->group_weight)
5070                                         eenv->sg_cap = sg_shared_cap;
5071                                 else
5072                                         eenv->sg_cap = sg;
5073
5074                                 cap_idx = find_new_capacity(eenv, sg->sge);
5075
5076                                 if (sg->group_weight == 1) {
5077                                         /* Remove capacity of src CPU (before task move) */
5078                                         if (eenv->util_delta == 0 &&
5079                                             cpumask_test_cpu(eenv->src_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5080                                                 eenv->cap.before = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5081                                                 eenv->cap.delta -= eenv->cap.before;
5082                                         }
5083                                         /* Add capacity of dst CPU  (after task move) */
5084                                         if (eenv->util_delta != 0 &&
5085                                             cpumask_test_cpu(eenv->dst_cpu, sched_group_cpus(sg))) {
5086                                                 eenv->cap.after = sg->sge->cap_states[cap_idx].cap;
5087                                                 eenv->cap.delta += eenv->cap.after;
5088                                         }
5089                                 }
5090
5091                                 idle_idx = group_idle_state(sg);
5092                                 group_util = group_norm_util(eenv, sg);
5093                                 sg_busy_energy = (group_util * sg->sge->cap_states[cap_idx].power)
5094                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5095                                 sg_idle_energy = ((SCHED_LOAD_SCALE-group_util)
5096                                                                 * sg->sge->idle_states[idle_idx].power)
5097                                                                 >> SCHED_CAPACITY_SHIFT;
5098
5099                                 total_energy += sg_busy_energy + sg_idle_energy;
5100
5101                                 if (!sd->child)
5102                                         cpumask_xor(&visit_cpus, &visit_cpus, sched_group_cpus(sg));
5103
5104                                 if (cpumask_equal(sched_group_cpus(sg), sched_group_cpus(eenv->sg_top)))
5105                                         goto next_cpu;
5106
5107                         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5108                 }
5109 next_cpu:
5110                 cpumask_clear_cpu(cpu, &visit_cpus);
5111                 continue;
5112         }
5113
5114         eenv->energy = total_energy;
5115         return 0;
5116 }
5117
5118 static inline bool cpu_in_sg(struct sched_group *sg, int cpu)
5119 {
5120         return cpu != -1 && cpumask_test_cpu(cpu, sched_group_cpus(sg));
5121 }
5122
5123 /*
5124  * energy_diff(): Estimate the energy impact of changing the utilization
5125  * distribution. eenv specifies the change: utilisation amount, source, and
5126  * destination cpu. Source or destination cpu may be -1 in which case the
5127  * utilization is removed from or added to the system (e.g. task wake-up). If
5128  * both are specified, the utilization is migrated.
5129  */
5130 static inline int __energy_diff(struct energy_env *eenv)
5131 {
5132         struct sched_domain *sd;
5133         struct sched_group *sg;
5134         int sd_cpu = -1, energy_before = 0, energy_after = 0;
5135
5136         struct energy_env eenv_before = {
5137                 .util_delta     = 0,
5138                 .src_cpu        = eenv->src_cpu,
5139                 .dst_cpu        = eenv->dst_cpu,
5140                 .nrg            = { 0, 0, 0, 0},
5141                 .cap            = { 0, 0, 0 },
5142         };
5143
5144         if (eenv->src_cpu == eenv->dst_cpu)
5145                 return 0;
5146
5147         sd_cpu = (eenv->src_cpu != -1) ? eenv->src_cpu : eenv->dst_cpu;
5148         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, sd_cpu));
5149
5150         if (!sd)
5151                 return 0; /* Error */
5152
5153         sg = sd->groups;
5154
5155         do {
5156                 if (cpu_in_sg(sg, eenv->src_cpu) || cpu_in_sg(sg, eenv->dst_cpu)) {
5157                         eenv_before.sg_top = eenv->sg_top = sg;
5158
5159                         if (sched_group_energy(&eenv_before))
5160                                 return 0; /* Invalid result abort */
5161                         energy_before += eenv_before.energy;
5162
5163                         /* Keep track of SRC cpu (before) capacity */
5164                         eenv->cap.before = eenv_before.cap.before;
5165                         eenv->cap.delta = eenv_before.cap.delta;
5166
5167                         if (sched_group_energy(eenv))
5168                                 return 0; /* Invalid result abort */
5169                         energy_after += eenv->energy;
5170                 }
5171         } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5172
5173         eenv->nrg.before = energy_before;
5174         eenv->nrg.after = energy_after;
5175         eenv->nrg.diff = eenv->nrg.after - eenv->nrg.before;
5176         eenv->payoff = 0;
5177
5178         trace_sched_energy_diff(eenv->task,
5179                         eenv->src_cpu, eenv->dst_cpu, eenv->util_delta,
5180                         eenv->nrg.before, eenv->nrg.after, eenv->nrg.diff,
5181                         eenv->cap.before, eenv->cap.after, eenv->cap.delta,
5182                         eenv->nrg.delta, eenv->payoff);
5183
5184         return eenv->nrg.diff;
5185 }
5186
5187 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5188
5189 struct target_nrg schedtune_target_nrg;
5190
5191 /*
5192  * System energy normalization
5193  * Returns the normalized value, in the range [0..SCHED_LOAD_SCALE],
5194  * corresponding to the specified energy variation.
5195  */
5196 static inline int
5197 normalize_energy(int energy_diff)
5198 {
5199         u32 normalized_nrg;
5200 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
5201         int max_delta;
5202
5203         /* Check for boundaries */
5204         max_delta  = schedtune_target_nrg.max_power;
5205         max_delta -= schedtune_target_nrg.min_power;
5206         WARN_ON(abs(energy_diff) >= max_delta);
5207 #endif
5208
5209         /* Do scaling using positive numbers to increase the range */
5210         normalized_nrg = (energy_diff < 0) ? -energy_diff : energy_diff;
5211
5212         /* Scale by energy magnitude */
5213         normalized_nrg <<= SCHED_LOAD_SHIFT;
5214
5215         /* Normalize on max energy for target platform */
5216         normalized_nrg = reciprocal_divide(
5217                         normalized_nrg, schedtune_target_nrg.rdiv);
5218
5219         return (energy_diff < 0) ? -normalized_nrg : normalized_nrg;
5220 }
5221
5222 static inline int
5223 energy_diff(struct energy_env *eenv)
5224 {
5225         int boost = schedtune_task_boost(eenv->task);
5226         int nrg_delta;
5227
5228         /* Conpute "absolute" energy diff */
5229         __energy_diff(eenv);
5230
5231         /* Return energy diff when boost margin is 0 */
5232         if (boost == 0)
5233                 return eenv->nrg.diff;
5234
5235         /* Compute normalized energy diff */
5236         nrg_delta = normalize_energy(eenv->nrg.diff);
5237         eenv->nrg.delta = nrg_delta;
5238
5239         eenv->payoff = schedtune_accept_deltas(
5240                         eenv->nrg.delta,
5241                         eenv->cap.delta,
5242                         eenv->task);
5243
5244         /*
5245          * When SchedTune is enabled, the energy_diff() function will return
5246          * the computed energy payoff value. Since the energy_diff() return
5247          * value is expected to be negative by its callers, this evaluation
5248          * function return a negative value each time the evaluation return a
5249          * positive payoff, which is the condition for the acceptance of
5250          * a scheduling decision
5251          */
5252         return -eenv->payoff;
5253 }
5254 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5255 #define energy_diff(eenv) __energy_diff(eenv)
5256 #endif
5257
5258 /*
5259  * Detect M:N waker/wakee relationships via a switching-frequency heuristic.
5260  * A waker of many should wake a different task than the one last awakened
5261  * at a frequency roughly N times higher than one of its wakees.  In order
5262  * to determine whether we should let the load spread vs consolodating to
5263  * shared cache, we look for a minimum 'flip' frequency of llc_size in one
5264  * partner, and a factor of lls_size higher frequency in the other.  With
5265  * both conditions met, we can be relatively sure that the relationship is
5266  * non-monogamous, with partner count exceeding socket size.  Waker/wakee
5267  * being client/server, worker/dispatcher, interrupt source or whatever is
5268  * irrelevant, spread criteria is apparent partner count exceeds socket size.
5269  */
5270 static int wake_wide(struct task_struct *p)
5271 {
5272         unsigned int master = current->wakee_flips;
5273         unsigned int slave = p->wakee_flips;
5274         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
5275
5276         if (master < slave)
5277                 swap(master, slave);
5278         if (slave < factor || master < slave * factor)
5279                 return 0;
5280         return 1;
5281 }
5282
5283 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
5284 {
5285         s64 this_load, load;
5286         s64 this_eff_load, prev_eff_load;
5287         int idx, this_cpu, prev_cpu;
5288         struct task_group *tg;
5289         unsigned long weight;
5290         int balanced;
5291
5292         idx       = sd->wake_idx;
5293         this_cpu  = smp_processor_id();
5294         prev_cpu  = task_cpu(p);
5295         load      = source_load(prev_cpu, idx);
5296         this_load = target_load(this_cpu, idx);
5297
5298         /*
5299          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
5300          * effect of the currently running task from the load
5301          * of the current CPU:
5302          */
5303         if (sync) {
5304                 tg = task_group(current);
5305                 weight = current->se.avg.load_avg;
5306
5307                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
5308                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
5309         }
5310
5311         tg = task_group(p);
5312         weight = p->se.avg.load_avg;
5313
5314         /*
5315          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
5316          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
5317          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
5318          * about that, so that's good too.
5319          *
5320          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
5321          * task to be woken on this_cpu.
5322          */
5323         this_eff_load = 100;
5324         this_eff_load *= capacity_of(prev_cpu);
5325
5326         prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
5327         prev_eff_load *= capacity_of(this_cpu);
5328
5329         if (this_load > 0) {
5330                 this_eff_load *= this_load +
5331                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
5332
5333                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
5334         }
5335
5336         balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
5337
5338         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
5339
5340         if (!balanced)
5341                 return 0;
5342
5343         schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
5344         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
5345
5346         return 1;
5347 }
5348
5349 static inline unsigned long task_util(struct task_struct *p)
5350 {
5351 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5352         if (!walt_disabled && sysctl_sched_use_walt_task_util) {
5353                 unsigned long demand = p->ravg.demand;
5354                 return (demand << 10) / walt_ravg_window;
5355         }
5356 #endif
5357         return p->se.avg.util_avg;
5358 }
5359
5360 unsigned int capacity_margin = 1280; /* ~20% margin */
5361
5362 static inline unsigned long boosted_task_util(struct task_struct *task);
5363
5364 static inline bool __task_fits(struct task_struct *p, int cpu, int util)
5365 {
5366         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5367
5368         util += boosted_task_util(p);
5369
5370         return (capacity * 1024) > (util * capacity_margin);
5371 }
5372
5373 static inline bool task_fits_max(struct task_struct *p, int cpu)
5374 {
5375         unsigned long capacity = capacity_of(cpu);
5376         unsigned long max_capacity = cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity.val;
5377
5378         if (capacity == max_capacity)
5379                 return true;
5380
5381         if (capacity * capacity_margin > max_capacity * 1024)
5382                 return true;
5383
5384         return __task_fits(p, cpu, 0);
5385 }
5386
5387 static inline bool task_fits_spare(struct task_struct *p, int cpu)
5388 {
5389         return __task_fits(p, cpu, cpu_util(cpu));
5390 }
5391
5392 static bool cpu_overutilized(int cpu)
5393 {
5394         return (capacity_of(cpu) * 1024) < (cpu_util(cpu) * capacity_margin);
5395 }
5396
5397 #ifdef CONFIG_SCHED_TUNE
5398
5399 static long
5400 schedtune_margin(unsigned long signal, long boost)
5401 {
5402         long long margin = 0;
5403
5404         /*
5405          * Signal proportional compensation (SPC)
5406          *
5407          * The Boost (B) value is used to compute a Margin (M) which is
5408          * proportional to the complement of the original Signal (S):
5409          *   M = B * (SCHED_LOAD_SCALE - S), if B is positive
5410          *   M = B * S, if B is negative
5411          * The obtained M could be used by the caller to "boost" S.
5412          */
5413         if (boost >= 0) {
5414                 margin  = SCHED_LOAD_SCALE - signal;
5415                 margin *= boost;
5416         } else
5417                 margin = -signal * boost;
5418         /*
5419          * Fast integer division by constant:
5420          *  Constant   :                 (C) = 100
5421          *  Precision  : 0.1%            (P) = 0.1
5422          *  Reference  : C * 100 / P     (R) = 100000
5423          *
5424          * Thus:
5425          *  Shift bits : ceil(log(R,2))  (S) = 17
5426          *  Mult const : round(2^S/C)    (M) = 1311
5427          *
5428          *
5429          */
5430         margin  *= 1311;
5431         margin >>= 17;
5432
5433         if (boost < 0)
5434                 margin *= -1;
5435         return margin;
5436 }
5437
5438 static inline int
5439 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5440 {
5441         int boost = schedtune_cpu_boost(cpu);
5442
5443         if (boost == 0)
5444                 return 0;
5445
5446         return schedtune_margin(util, boost);
5447 }
5448
5449 static inline long
5450 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5451 {
5452         int boost = schedtune_task_boost(task);
5453         unsigned long util;
5454         long margin;
5455
5456         if (boost == 0)
5457                 return 0;
5458
5459         util = task_util(task);
5460         margin = schedtune_margin(util, boost);
5461
5462         return margin;
5463 }
5464
5465 #else /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5466
5467 static inline int
5468 schedtune_cpu_margin(unsigned long util, int cpu)
5469 {
5470         return 0;
5471 }
5472
5473 static inline int
5474 schedtune_task_margin(struct task_struct *task)
5475 {
5476         return 0;
5477 }
5478
5479 #endif /* CONFIG_SCHED_TUNE */
5480
5481 static inline unsigned long
5482 boosted_cpu_util(int cpu)
5483 {
5484         unsigned long util = cpu_util(cpu);
5485         long margin = schedtune_cpu_margin(util, cpu);
5486
5487         trace_sched_boost_cpu(cpu, util, margin);
5488
5489         return util + margin;
5490 }
5491
5492 static inline unsigned long
5493 boosted_task_util(struct task_struct *task)
5494 {
5495         unsigned long util = task_util(task);
5496         long margin = schedtune_task_margin(task);
5497
5498         trace_sched_boost_task(task, util, margin);
5499
5500         return util + margin;
5501 }
5502
5503 /*
5504  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
5505  * domain.
5506  */
5507 static struct sched_group *
5508 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
5509                   int this_cpu, int sd_flag)
5510 {
5511         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
5512         struct sched_group *fit_group = NULL, *spare_group = NULL;
5513         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
5514         unsigned long fit_capacity = ULONG_MAX;
5515         unsigned long max_spare_capacity = capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE;
5516         int load_idx = sd->forkexec_idx;
5517         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
5518
5519         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5520                 load_idx = sd->wake_idx;
5521
5522         do {
5523                 unsigned long load, avg_load, spare_capacity;
5524                 int local_group;
5525                 int i;
5526
5527                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
5528                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
5529                                         tsk_cpus_allowed(p)))
5530                         continue;
5531
5532                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
5533                                                sched_group_cpus(group));
5534
5535                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
5536                 avg_load = 0;
5537
5538                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
5539                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5540                         if (local_group)
5541                                 load = source_load(i, load_idx);
5542                         else
5543                                 load = target_load(i, load_idx);
5544
5545                         avg_load += load;
5546
5547                         /*
5548                          * Look for most energy-efficient group that can fit
5549                          * that can fit the task.
5550                          */
5551                         if (capacity_of(i) < fit_capacity && task_fits_spare(p, i)) {
5552                                 fit_capacity = capacity_of(i);
5553                                 fit_group = group;
5554                         }
5555
5556                         /*
5557                          * Look for group which has most spare capacity on a
5558                          * single cpu.
5559                          */
5560                         spare_capacity = capacity_of(i) - cpu_util(i);
5561                         if (spare_capacity > max_spare_capacity) {
5562                                 max_spare_capacity = spare_capacity;
5563                                 spare_group = group;
5564                         }
5565                 }
5566
5567                 /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
5568                 avg_load = (avg_load * SCHED_CAPACITY_SCALE) / group->sgc->capacity;
5569
5570                 if (local_group) {
5571                         this_load = avg_load;
5572                 } else if (avg_load < min_load) {
5573                         min_load = avg_load;
5574                         idlest = group;
5575                 }
5576         } while (group = group->next, group != sd->groups);
5577
5578         if (fit_group)
5579                 return fit_group;
5580
5581         if (spare_group)
5582                 return spare_group;
5583
5584         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
5585                 return NULL;
5586         return idlest;
5587 }
5588
5589 /*
5590  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
5591  */
5592 static int
5593 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
5594 {
5595         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
5596         unsigned int min_exit_latency = UINT_MAX;
5597         u64 latest_idle_timestamp = 0;
5598         int least_loaded_cpu = this_cpu;
5599         int shallowest_idle_cpu = -1;
5600         int i;
5601
5602         /* Traverse only the allowed CPUs */
5603         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
5604                 if (task_fits_spare(p, i)) {
5605                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5606                         struct cpuidle_state *idle = idle_get_state(rq);
5607                         if (idle && idle->exit_latency < min_exit_latency) {
5608                                 /*
5609                                  * We give priority to a CPU whose idle state
5610                                  * has the smallest exit latency irrespective
5611                                  * of any idle timestamp.
5612                                  */
5613                                 min_exit_latency = idle->exit_latency;
5614                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5615                                 shallowest_idle_cpu = i;
5616                         } else if (idle_cpu(i) &&
5617                                    (!idle || idle->exit_latency == min_exit_latency) &&
5618                                    rq->idle_stamp > latest_idle_timestamp) {
5619                                 /*
5620                                  * If equal or no active idle state, then
5621                                  * the most recently idled CPU might have
5622                                  * a warmer cache.
5623                                  */
5624                                 latest_idle_timestamp = rq->idle_stamp;
5625                                 shallowest_idle_cpu = i;
5626                         } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5627                                 /*
5628                                  * If we haven't found an idle CPU yet
5629                                  * pick a non-idle one that can fit the task as
5630                                  * fallback.
5631                                  */
5632                                 shallowest_idle_cpu = i;
5633                         }
5634                 } else if (shallowest_idle_cpu == -1) {
5635                         load = weighted_cpuload(i);
5636                         if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
5637                                 min_load = load;
5638                                 least_loaded_cpu = i;
5639                         }
5640                 }
5641         }
5642
5643         return shallowest_idle_cpu != -1 ? shallowest_idle_cpu : least_loaded_cpu;
5644 }
5645
5646 /*
5647  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
5648  */
5649 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
5650 {
5651         struct sched_domain *sd;
5652         struct sched_group *sg;
5653         int i = task_cpu(p);
5654         int best_idle = -1;
5655         int best_idle_cstate = -1;
5656         int best_idle_capacity = INT_MAX;
5657
5658         if (!sysctl_sched_cstate_aware) {
5659                 if (idle_cpu(target))
5660                         return target;
5661
5662                 /*
5663                  * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
5664                  */
5665                 if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
5666                         return i;
5667         }
5668
5669         /*
5670          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
5671          */
5672         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
5673         for_each_lower_domain(sd) {
5674                 sg = sd->groups;
5675                 do {
5676                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
5677                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
5678                                 goto next;
5679
5680                         if (sysctl_sched_cstate_aware) {
5681                                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg)) {
5682                                         struct rq *rq = cpu_rq(i);
5683                                         int idle_idx = idle_get_state_idx(rq);
5684                                         unsigned long new_usage = boosted_task_util(p);
5685                                         unsigned long capacity_orig = capacity_orig_of(i);
5686                                         if (new_usage > capacity_orig || !idle_cpu(i))
5687                                                 goto next;
5688
5689                                         if (i == target && new_usage <= capacity_curr_of(target))
5690                                                 return target;
5691
5692                                         if (best_idle < 0 || (idle_idx < best_idle_cstate && capacity_orig <= best_idle_capacity)) {
5693                                                 best_idle = i;
5694                                                 best_idle_cstate = idle_idx;
5695                                                 best_idle_capacity = capacity_orig;
5696                                         }
5697                                 }
5698                         } else {
5699                                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
5700                                         if (i == target || !idle_cpu(i))
5701                                                 goto next;
5702                                 }
5703
5704                                 target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
5705                                         tsk_cpus_allowed(p));
5706                                 goto done;
5707                         }
5708 next:
5709                         sg = sg->next;
5710                 } while (sg != sd->groups);
5711         }
5712         if (best_idle > 0)
5713                 target = best_idle;
5714
5715 done:
5716         return target;
5717 }
5718
5719 static inline int find_best_target(struct task_struct *p, bool boosted, bool prefer_idle)
5720 {
5721         int iter_cpu;
5722         int target_cpu = -1;
5723         int target_util = 0;
5724         int backup_capacity = 0;
5725         int best_idle_cpu = -1;
5726         int best_idle_cstate = INT_MAX;
5727         int backup_cpu = -1;
5728         unsigned long task_util_boosted, new_util;
5729
5730         task_util_boosted = boosted_task_util(p);
5731         for (iter_cpu = 0; iter_cpu < NR_CPUS; iter_cpu++) {
5732                 int cur_capacity;
5733                 struct rq *rq;
5734                 int idle_idx;
5735
5736                 /*
5737                  * Iterate from higher cpus for boosted tasks.
5738                  */
5739                 int i = boosted ? NR_CPUS-iter_cpu-1 : iter_cpu;
5740
5741                 if (!cpu_online(i) || !cpumask_test_cpu(i, tsk_cpus_allowed(p)))
5742                         continue;
5743
5744                 /*
5745                  * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5746                  * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5747                  * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5748                  */
5749                 new_util = cpu_util(i) + task_util_boosted;
5750
5751                 /*
5752                  * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
5753                  * The target CPU can be already at a capacity level higher
5754                  * than the one required to boost the task.
5755                  */
5756                 if (new_util > capacity_orig_of(i))
5757                         continue;
5758
5759 #ifdef CONFIG_SCHED_WALT
5760                 if (walt_cpu_high_irqload(i))
5761                         continue;
5762 #endif
5763                 /*
5764                  * Unconditionally favoring tasks that prefer idle cpus to
5765                  * improve latency.
5766                  */
5767                 if (idle_cpu(i) && prefer_idle) {
5768                         if (best_idle_cpu < 0)
5769                                 best_idle_cpu = i;
5770                         continue;
5771                 }
5772
5773                 cur_capacity = capacity_curr_of(i);
5774                 rq = cpu_rq(i);
5775                 idle_idx = idle_get_state_idx(rq);
5776
5777                 if (new_util < cur_capacity) {
5778                         if (cpu_rq(i)->nr_running) {
5779                                 if (prefer_idle) {
5780                                         /* Find a target cpu with highest
5781                                          * utilization.
5782                                          */
5783                                         if (target_util == 0 ||
5784                                                 target_util < new_util) {
5785                                                 target_cpu = i;
5786                                                 target_util = new_util;
5787                                         }
5788                                 } else {
5789                                         /* Find a target cpu with lowest
5790                                          * utilization.
5791                                          */
5792                                         if (target_util == 0 ||
5793                                                 target_util > new_util) {
5794                                                 target_cpu = i;
5795                                                 target_util = new_util;
5796                                         }
5797                                 }
5798                         } else if (!prefer_idle) {
5799                                 if (best_idle_cpu < 0 ||
5800                                         (sysctl_sched_cstate_aware &&
5801                                                 best_idle_cstate > idle_idx)) {
5802                                         best_idle_cstate = idle_idx;
5803                                         best_idle_cpu = i;
5804                                 }
5805                         }
5806                 } else if (backup_capacity == 0 ||
5807                                 backup_capacity > cur_capacity) {
5808                         // Find a backup cpu with least capacity.
5809                         backup_capacity = cur_capacity;
5810                         backup_cpu = i;
5811                 }
5812         }
5813
5814         if (prefer_idle && best_idle_cpu >= 0)
5815                 target_cpu = best_idle_cpu;
5816         else if (target_cpu < 0)
5817                 target_cpu = best_idle_cpu >= 0 ? best_idle_cpu : backup_cpu;
5818
5819         return target_cpu;
5820 }
5821
5822 static int energy_aware_wake_cpu(struct task_struct *p, int target, int sync)
5823 {
5824         struct sched_domain *sd;
5825         struct sched_group *sg, *sg_target;
5826         int target_max_cap = INT_MAX;
5827         int target_cpu = task_cpu(p);
5828         unsigned long task_util_boosted, new_util;
5829         int i;
5830
5831         if (sysctl_sched_sync_hint_enable && sync) {
5832                 int cpu = smp_processor_id();
5833                 cpumask_t search_cpus;
5834                 cpumask_and(&search_cpus, tsk_cpus_allowed(p), cpu_online_mask);
5835                 if (cpumask_test_cpu(cpu, &search_cpus))
5836                         return cpu;
5837         }
5838
5839         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_ea, task_cpu(p)));
5840
5841         if (!sd)
5842                 return target;
5843
5844         sg = sd->groups;
5845         sg_target = sg;
5846
5847         if (sysctl_sched_is_big_little) {
5848
5849                 /*
5850                  * Find group with sufficient capacity. We only get here if no cpu is
5851                  * overutilized. We may end up overutilizing a cpu by adding the task,
5852                  * but that should not be any worse than select_idle_sibling().
5853                  * load_balance() should sort it out later as we get above the tipping
5854                  * point.
5855                  */
5856                 do {
5857                         /* Assuming all cpus are the same in group */
5858                         int max_cap_cpu = group_first_cpu(sg);
5859
5860                         /*
5861                          * Assume smaller max capacity means more energy-efficient.
5862                          * Ideally we should query the energy model for the right
5863                          * answer but it easily ends up in an exhaustive search.
5864                          */
5865                         if (capacity_of(max_cap_cpu) < target_max_cap &&
5866                             task_fits_max(p, max_cap_cpu)) {
5867                                 sg_target = sg;
5868                                 target_max_cap = capacity_of(max_cap_cpu);
5869                         }
5870                 } while (sg = sg->next, sg != sd->groups);
5871
5872                 task_util_boosted = boosted_task_util(p);
5873                 /* Find cpu with sufficient capacity */
5874                 for_each_cpu_and(i, tsk_cpus_allowed(p), sched_group_cpus(sg_target)) {
5875                         /*
5876                          * p's blocked utilization is still accounted for on prev_cpu
5877                          * so prev_cpu will receive a negative bias due to the double
5878                          * accounting. However, the blocked utilization may be zero.
5879                          */
5880                         new_util = cpu_util(i) + task_util_boosted;
5881
5882                         /*
5883                          * Ensure minimum capacity to grant the required boost.
5884                          * The target CPU can be already at a capacity level higher
5885                          * than the one required to boost the task.
5886                          */
5887                         if (new_util > capacity_orig_of(i))
5888                                 continue;
5889
5890                         if (new_util < capacity_curr_of(i)) {
5891                                 target_cpu = i;
5892                                 if (cpu_rq(i)->nr_running)
5893                                         break;
5894                         }
5895
5896                         /* cpu has capacity at higher OPP, keep it as fallback */
5897                         if (target_cpu == task_cpu(p))
5898                                 target_cpu = i;
5899                 }
5900         } else {
5901                 /*
5902                  * Find a cpu with sufficient capacity
5903                  */
5904 #ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDTUNE
5905                 bool boosted = schedtune_task_boost(p) > 0;
5906                 bool prefer_idle = schedtune_prefer_idle(p) > 0;
5907 #else
5908                 bool boosted = 0;
5909                 bool prefer_idle = 0;
5910 #endif
5911                 int tmp_target = find_best_target(p, boosted, prefer_idle);
5912                 if (tmp_target >= 0) {
5913                         target_cpu = tmp_target;
5914                         if ((boosted || prefer_idle) && idle_cpu(target_cpu))
5915                                 return target_cpu;
5916                 }
5917         }
5918
5919         if (target_cpu != task_cpu(p)) {
5920                 struct energy_env eenv = {
5921                         .util_delta     = task_util(p),
5922                         .src_cpu        = task_cpu(p),
5923                         .dst_cpu        = target_cpu,
5924                         .task           = p,
5925                 };
5926
5927                 /* Not enough spare capacity on previous cpu */
5928                 if (cpu_overutilized(task_cpu(p)))
5929                         return target_cpu;
5930
5931                 if (energy_diff(&eenv) >= 0)
5932                         return task_cpu(p);
5933         }
5934
5935         return target_cpu;
5936 }
5937
5938 /*
5939  * select_task_rq_fair: Select target runqueue for the waking task in domains
5940  * that have the 'sd_flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_WAKE,
5941  * SD_BALANCE_FORK, or SD_BALANCE_EXEC.
5942  *
5943  * Balances load by selecting the idlest cpu in the idlest group, or under
5944  * certain conditions an idle sibling cpu if the domain has SD_WAKE_AFFINE set.
5945  *
5946  * Returns the target cpu number.
5947  *
5948  * preempt must be disabled.
5949  */
5950 static int
5951 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
5952 {
5953         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
5954         int cpu = smp_processor_id();
5955         int new_cpu = prev_cpu;
5956         int want_affine = 0;
5957         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
5958
5959         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
5960                 want_affine = (!wake_wide(p) && task_fits_max(p, cpu) &&
5961                               cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) ||
5962                               energy_aware();
5963
5964         rcu_read_lock();
5965         for_each_domain(cpu, tmp) {
5966                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
5967                         break;
5968
5969                 /*
5970                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
5971                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
5972                  */
5973                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
5974                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
5975                         affine_sd = tmp;
5976                         break;
5977                 }
5978
5979                 if (tmp->flags & sd_flag)
5980                         sd = tmp;
5981                 else if (!want_affine)
5982                         break;
5983         }
5984
5985         if (affine_sd) {
5986                 sd = NULL; /* Prefer wake_affine over balance flags */
5987                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
5988                         new_cpu = cpu;
5989         }
5990
5991         if (!sd) {
5992                 if (energy_aware() && !cpu_rq(cpu)->rd->overutilized)
5993                         new_cpu = energy_aware_wake_cpu(p, prev_cpu, sync);
5994                 else if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) /* XXX always ? */
5995                         new_cpu = select_idle_sibling(p, new_cpu);
5996
5997         } else while (sd) {
5998                 struct sched_group *group;
5999                 int weight;
6000
6001                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
6002                         sd = sd->child;
6003                         continue;
6004                 }
6005
6006                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
6007                 if (!group) {
6008                         sd = sd->child;
6009                         continue;
6010                 }
6011
6012                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
6013                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
6014                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
6015                         sd = sd->child;
6016                         continue;
6017                 }
6018
6019                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
6020                 cpu = new_cpu;
6021                 weight = sd->span_weight;
6022                 sd = NULL;
6023                 for_each_domain(cpu, tmp) {
6024                         if (weight <= tmp->span_weight)
6025                                 break;
6026                         if (tmp->flags & sd_flag)
6027                                 sd = tmp;
6028                 }
6029                 /* while loop will break here if sd == NULL */
6030         }
6031         rcu_read_unlock();
6032
6033         return new_cpu;
6034 }
6035
6036 /*
6037  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
6038  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
6039  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
6040  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
6041  */
6042 static void migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p)
6043 {
6044         /*
6045          * We are supposed to update the task to "current" time, then its up to date
6046          * and ready to go to new CPU/cfs_rq. But we have difficulty in getting
6047          * what current time is, so simply throw away the out-of-date time. This
6048          * will result in the wakee task is less decayed, but giving the wakee more
6049          * load sounds not bad.
6050          */
6051         remove_entity_load_avg(&p->se);
6052
6053         /* Tell new CPU we are migrated */
6054         p->se.avg.last_update_time = 0;
6055
6056         /* We have migrated, no longer consider this task hot */
6057         p->se.exec_start = 0;
6058 }
6059
6060 static void task_dead_fair(struct task_struct *p)
6061 {
6062         remove_entity_load_avg(&p->se);
6063 }
6064 #else
6065 #define task_fits_max(p, cpu) true
6066 #endif /* CONFIG_SMP */
6067
6068 static unsigned long
6069 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6070 {
6071         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
6072
6073         /*
6074          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
6075          * to virtual-time in his units.
6076          *
6077          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
6078          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
6079          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
6080          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
6081          * be smaller, again penalizing the lighter task.
6082          *
6083          * This is especially important for buddies when the leftmost
6084          * task is higher priority than the buddy.
6085          */
6086         return calc_delta_fair(gran, se);
6087 }
6088
6089 /*
6090  * Should 'se' preempt 'curr'.
6091  *
6092  *             |s1
6093  *        |s2
6094  *   |s3
6095  *         g
6096  *      |<--->|c
6097  *
6098  *  w(c, s1) = -1
6099  *  w(c, s2) =  0
6100  *  w(c, s3) =  1
6101  *
6102  */
6103 static int
6104 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
6105 {
6106         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
6107
6108         if (vdiff <= 0)
6109                 return -1;
6110
6111         gran = wakeup_gran(curr, se);
6112         if (vdiff > gran)
6113                 return 1;
6114
6115         return 0;
6116 }
6117
6118 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
6119 {
6120         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6121                 return;
6122
6123         for_each_sched_entity(se)
6124                 cfs_rq_of(se)->last = se;
6125 }
6126
6127 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
6128 {
6129         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
6130                 return;
6131
6132         for_each_sched_entity(se)
6133                 cfs_rq_of(se)->next = se;
6134 }
6135
6136 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
6137 {
6138         for_each_sched_entity(se)
6139                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
6140 }
6141
6142 /*
6143  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
6144  */
6145 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
6146 {
6147         struct task_struct *curr = rq->curr;
6148         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
6149         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6150         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
6151         int next_buddy_marked = 0;
6152
6153         if (unlikely(se == pse))
6154                 return;
6155
6156         /*
6157          * This is possible from callers such as attach_tasks(), in which we
6158          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
6159          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
6160          * next-buddy nomination below.
6161          */
6162         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
6163                 return;
6164
6165         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
6166                 set_next_buddy(pse);
6167                 next_buddy_marked = 1;
6168         }
6169
6170         /*
6171          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
6172          * wake up path.
6173          *
6174          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
6175          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
6176          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
6177          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
6178          * below.
6179          */
6180         if (test_tsk_need_resched(curr))
6181                 return;
6182
6183         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
6184         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
6185             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
6186                 goto preempt;
6187
6188         /*
6189          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
6190          * is driven by the tick):
6191          */
6192         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
6193                 return;
6194
6195         find_matching_se(&se, &pse);
6196         update_curr(cfs_rq_of(se));
6197         BUG_ON(!pse);
6198         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
6199                 /*
6200                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
6201                  * triggering this preemption.
6202                  */
6203                 if (!next_buddy_marked)
6204                         set_next_buddy(pse);
6205                 goto preempt;
6206         }
6207
6208         return;
6209
6210 preempt:
6211         resched_curr(rq);
6212         /*
6213          * Only set the backward buddy when the current task is still
6214          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
6215          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
6216          * point, either of which can * drop the rq lock.
6217          *
6218          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
6219          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
6220          */
6221         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
6222                 return;
6223
6224         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
6225                 set_last_buddy(se);
6226 }
6227
6228 static struct task_struct *
6229 pick_next_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6230 {
6231         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
6232         struct sched_entity *se;
6233         struct task_struct *p;
6234         int new_tasks;
6235
6236 again:
6237 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6238         if (!cfs_rq->nr_running)
6239                 goto idle;
6240
6241         if (prev->sched_class != &fair_sched_class)
6242                 goto simple;
6243
6244         /*
6245          * Because of the set_next_buddy() in dequeue_task_fair() it is rather
6246          * likely that a next task is from the same cgroup as the current.
6247          *
6248          * Therefore attempt to avoid putting and setting the entire cgroup
6249          * hierarchy, only change the part that actually changes.
6250          */
6251
6252         do {
6253                 struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
6254
6255                 /*
6256                  * Since we got here without doing put_prev_entity() we also
6257                  * have to consider cfs_rq->curr. If it is still a runnable
6258                  * entity, update_curr() will update its vruntime, otherwise
6259                  * forget we've ever seen it.
6260                  */
6261                 if (curr) {
6262                         if (curr->on_rq)
6263                                 update_curr(cfs_rq);
6264                         else
6265                                 curr = NULL;
6266
6267                         /*
6268                          * This call to check_cfs_rq_runtime() will do the
6269                          * throttle and dequeue its entity in the parent(s).
6270                          * Therefore the 'simple' nr_running test will indeed
6271                          * be correct.
6272                          */
6273                         if (unlikely(check_cfs_rq_runtime(cfs_rq)))
6274                                 goto simple;
6275                 }
6276
6277                 se = pick_next_entity(cfs_rq, curr);
6278                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6279         } while (cfs_rq);
6280
6281         p = task_of(se);
6282
6283         /*
6284          * Since we haven't yet done put_prev_entity and if the selected task
6285          * is a different task than we started out with, try and touch the
6286          * least amount of cfs_rqs.
6287          */
6288         if (prev != p) {
6289                 struct sched_entity *pse = &prev->se;
6290
6291                 while (!(cfs_rq = is_same_group(se, pse))) {
6292                         int se_depth = se->depth;
6293                         int pse_depth = pse->depth;
6294
6295                         if (se_depth <= pse_depth) {
6296                                 put_prev_entity(cfs_rq_of(pse), pse);
6297                                 pse = parent_entity(pse);
6298                         }
6299                         if (se_depth >= pse_depth) {
6300                                 set_next_entity(cfs_rq_of(se), se);
6301                                 se = parent_entity(se);
6302                         }
6303                 }
6304
6305                 put_prev_entity(cfs_rq, pse);
6306                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6307         }
6308
6309         if (hrtick_enabled(rq))
6310                 hrtick_start_fair(rq, p);
6311
6312         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6313
6314         return p;
6315 simple:
6316         cfs_rq = &rq->cfs;
6317 #endif
6318
6319         if (!cfs_rq->nr_running)
6320                 goto idle;
6321
6322         put_prev_task(rq, prev);
6323
6324         do {
6325                 se = pick_next_entity(cfs_rq, NULL);
6326                 set_next_entity(cfs_rq, se);
6327                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
6328         } while (cfs_rq);
6329
6330         p = task_of(se);
6331
6332         if (hrtick_enabled(rq))
6333                 hrtick_start_fair(rq, p);
6334
6335         rq->misfit_task = !task_fits_max(p, rq->cpu);
6336
6337         return p;
6338
6339 idle:
6340         rq->misfit_task = 0;
6341         /*
6342          * This is OK, because current is on_cpu, which avoids it being picked
6343          * for load-balance and preemption/IRQs are still disabled avoiding
6344          * further scheduler activity on it and we're being very careful to
6345          * re-start the picking loop.
6346          */
6347         lockdep_unpin_lock(&rq->lock);
6348         new_tasks = idle_balance(rq);
6349         lockdep_pin_lock(&rq->lock);
6350         /*
6351          * Because idle_balance() releases (and re-acquires) rq->lock, it is
6352          * possible for any higher priority task to appear. In that case we
6353          * must re-start the pick_next_entity() loop.
6354          */
6355         if (new_tasks < 0)
6356                 return RETRY_TASK;
6357
6358         if (new_tasks > 0)
6359                 goto again;
6360
6361         return NULL;
6362 }
6363
6364 /*
6365  * Account for a descheduled task:
6366  */
6367 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
6368 {
6369         struct sched_entity *se = &prev->se;
6370         struct cfs_rq *cfs_rq;
6371
6372         for_each_sched_entity(se) {
6373                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6374                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
6375         }
6376 }
6377
6378 /*
6379  * sched_yield() is very simple
6380  *
6381  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
6382  */
6383 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
6384 {
6385         struct task_struct *curr = rq->curr;
6386         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
6387         struct sched_entity *se = &curr->se;
6388
6389         /*
6390          * Are we the only task in the tree?
6391          */
6392         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
6393                 return;
6394
6395         clear_buddies(cfs_rq, se);
6396
6397         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
6398                 update_rq_clock(rq);
6399                 /*
6400                  * Update run-time statistics of the 'current'.
6401                  */
6402                 update_curr(cfs_rq);
6403                 /*
6404                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
6405                  * so we don't do microscopic update in schedule()
6406                  * and double the fastpath cost.
6407                  */
6408                 rq_clock_skip_update(rq, true);
6409         }
6410
6411         set_skip_buddy(se);
6412 }
6413
6414 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
6415 {
6416         struct sched_entity *se = &p->se;
6417
6418         /* throttled hierarchies are not runnable */
6419         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
6420                 return false;
6421
6422         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
6423         set_next_buddy(se);
6424
6425         yield_task_fair(rq);
6426
6427         return true;
6428 }
6429
6430 #ifdef CONFIG_SMP
6431 /**************************************************
6432  * Fair scheduling class load-balancing methods.
6433  *
6434  * BASICS
6435  *
6436  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
6437  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
6438  * time to each task. This is expressed in the following equation:
6439  *
6440  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
6441  *
6442  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
6443  * W_i,0 is defined as:
6444  *
6445  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
6446  *
6447  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
6448  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
6449  *
6450  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
6451  * weight:
6452  *
6453  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
6454  *
6455  * C_i is the compute capacity of cpu i, typically it is the
6456  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
6457  * can also include other factors [XXX].
6458  *
6459  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
6460  * directly from (1):
6461  *
6462  *   imb_i,j = max{ avg(W/C), W_i/C_i } - min{ avg(W/C), W_j/C_j }    (4)
6463  *
6464  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
6465  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
6466  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
6467  *
6468  * [XXX expand on:
6469  *     - infeasible weights;
6470  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
6471  *
6472  *
6473  * SCHED DOMAINS
6474  *
6475  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
6476  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
6477  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
6478  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
6479  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
6480  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
6481  * the groups.
6482  *
6483  * This yields:
6484  *
6485  *     log_2 n     1     n
6486  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
6487  *     i = 0      2^i   2^i
6488  *                               `- size of each group
6489  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
6490  *         |         `- freq
6491  *         `- sum over all levels
6492  *
6493  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
6494  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
6495  *
6496  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
6497  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
6498  *
6499  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
6500  *
6501  *             log_2 n     
6502  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
6503  *             k = 0
6504  *
6505  * And you'll find that:
6506  *
6507  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
6508  *
6509  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
6510  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
6511  * of:
6512  *
6513  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
6514  *
6515  *
6516  * WORK CONSERVING
6517  *
6518  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
6519  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
6520  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
6521  *
6522  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
6523  * time.
6524  *
6525  * [XXX more?]
6526  *
6527  *
6528  * CGROUPS
6529  *
6530  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
6531  *
6532  *                                s_k,i
6533  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
6534  *                                 S_k
6535  *
6536  * Where
6537  *
6538  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
6539  *
6540  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
6541  *
6542  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
6543  * property.
6544  *
6545  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
6546  *      rewrite all of this once again.]
6547  */ 
6548
6549 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
6550
6551 enum fbq_type { regular, remote, all };
6552
6553 enum group_type {
6554         group_other = 0,
6555         group_misfit_task,
6556         group_imbalanced,
6557         group_overloaded,
6558 };
6559
6560 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
6561 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
6562 #define LBF_DST_PINNED  0x04
6563 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
6564
6565 struct lb_env {
6566         struct sched_domain     *sd;
6567
6568         struct rq               *src_rq;
6569         int                     src_cpu;
6570
6571         int                     dst_cpu;
6572         struct rq               *dst_rq;
6573
6574         struct cpumask          *dst_grpmask;
6575         int                     new_dst_cpu;
6576         enum cpu_idle_type      idle;
6577         long                    imbalance;
6578         unsigned int            src_grp_nr_running;
6579         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
6580         struct cpumask          *cpus;
6581
6582         unsigned int            flags;
6583
6584         unsigned int            loop;
6585         unsigned int            loop_break;
6586         unsigned int            loop_max;
6587
6588         enum fbq_type           fbq_type;
6589         enum group_type         busiest_group_type;
6590         struct list_head        tasks;
6591 };
6592
6593 /*
6594  * Is this task likely cache-hot:
6595  */
6596 static int task_hot(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6597 {
6598         s64 delta;
6599
6600         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6601
6602         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
6603                 return 0;
6604
6605         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
6606                 return 0;
6607
6608         /*
6609          * Buddy candidates are cache hot:
6610          */
6611         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && env->dst_rq->nr_running &&
6612                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
6613                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
6614                 return 1;
6615
6616         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
6617                 return 1;
6618         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
6619                 return 0;
6620
6621         delta = rq_clock_task(env->src_rq) - p->se.exec_start;
6622
6623         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
6624 }
6625
6626 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
6627 /*
6628  * Returns 1, if task migration degrades locality
6629  * Returns 0, if task migration improves locality i.e migration preferred.
6630  * Returns -1, if task migration is not affected by locality.
6631  */
6632 static int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6633 {
6634         struct numa_group *numa_group = rcu_dereference(p->numa_group);
6635         unsigned long src_faults, dst_faults;
6636         int src_nid, dst_nid;
6637
6638         if (!static_branch_likely(&sched_numa_balancing))
6639                 return -1;
6640
6641         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
6642                 return -1;
6643
6644         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
6645         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
6646
6647         if (src_nid == dst_nid)
6648                 return -1;
6649
6650         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
6651         if (src_nid == p->numa_preferred_nid) {
6652                 if (env->src_rq->nr_running > env->src_rq->nr_preferred_running)
6653                         return 1;
6654                 else
6655                         return -1;
6656         }
6657
6658         /* Encourage migration to the preferred node. */
6659         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
6660                 return 0;
6661
6662         if (numa_group) {
6663                 src_faults = group_faults(p, src_nid);
6664                 dst_faults = group_faults(p, dst_nid);
6665         } else {
6666                 src_faults = task_faults(p, src_nid);
6667                 dst_faults = task_faults(p, dst_nid);
6668         }
6669
6670         return dst_faults < src_faults;
6671 }
6672
6673 #else
6674 static inline int migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
6675                                              struct lb_env *env)
6676 {
6677         return -1;
6678 }
6679 #endif
6680
6681 /*
6682  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
6683  */
6684 static
6685 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6686 {
6687         int tsk_cache_hot;
6688
6689         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6690
6691         /*
6692          * We do not migrate tasks that are:
6693          * 1) throttled_lb_pair, or
6694          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
6695          * 3) running (obviously), or
6696          * 4) are cache-hot on their current CPU.
6697          */
6698         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
6699                 return 0;
6700
6701         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6702                 int cpu;
6703
6704                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
6705
6706                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
6707
6708                 /*
6709                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
6710                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
6711                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
6712                  *
6713                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
6714                  * one in current iteration.
6715                  */
6716                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
6717                         return 0;
6718
6719                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6720                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
6721                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
6722                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
6723                                 env->new_dst_cpu = cpu;
6724                                 break;
6725                         }
6726                 }
6727
6728                 return 0;
6729         }
6730
6731         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
6732         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
6733
6734         if (task_running(env->src_rq, p)) {
6735                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
6736                 return 0;
6737         }
6738
6739         /*
6740          * Aggressive migration if:
6741          * 1) destination numa is preferred
6742          * 2) task is cache cold, or
6743          * 3) too many balance attempts have failed.
6744          */
6745         tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
6746         if (tsk_cache_hot == -1)
6747                 tsk_cache_hot = task_hot(p, env);
6748
6749         if (tsk_cache_hot <= 0 ||
6750             env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
6751                 if (tsk_cache_hot == 1) {
6752                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
6753                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
6754                 }
6755                 return 1;
6756         }
6757
6758         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
6759         return 0;
6760 }
6761
6762 /*
6763  * detach_task() -- detach the task for the migration specified in env
6764  */
6765 static void detach_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
6766 {
6767         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6768
6769         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
6770         p->on_rq = TASK_ON_RQ_MIGRATING;
6771         double_lock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6772         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
6773         double_unlock_balance(env->src_rq, env->dst_rq);
6774 }
6775
6776 /*
6777  * detach_one_task() -- tries to dequeue exactly one task from env->src_rq, as
6778  * part of active balancing operations within "domain".
6779  *
6780  * Returns a task if successful and NULL otherwise.
6781  */
6782 static struct task_struct *detach_one_task(struct lb_env *env)
6783 {
6784         struct task_struct *p, *n;
6785
6786         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6787
6788         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
6789                 if (!can_migrate_task(p, env))
6790                         continue;
6791
6792                 detach_task(p, env);
6793
6794                 /*
6795                  * Right now, this is only the second place where
6796                  * lb_gained[env->idle] is updated (other is detach_tasks)
6797                  * so we can safely collect stats here rather than
6798                  * inside detach_tasks().
6799                  */
6800                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
6801                 return p;
6802         }
6803         return NULL;
6804 }
6805
6806 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
6807
6808 /*
6809  * detach_tasks() -- tries to detach up to imbalance weighted load from
6810  * busiest_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
6811  *
6812  * Returns number of detached tasks if successful and 0 otherwise.
6813  */
6814 static int detach_tasks(struct lb_env *env)
6815 {
6816         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
6817         struct task_struct *p;
6818         unsigned long load;
6819         int detached = 0;
6820
6821         lockdep_assert_held(&env->src_rq->lock);
6822
6823         if (env->imbalance <= 0)
6824                 return 0;
6825
6826         while (!list_empty(tasks)) {
6827                 /*
6828                  * We don't want to steal all, otherwise we may be treated likewise,
6829                  * which could at worst lead to a livelock crash.
6830                  */
6831                 if (env->idle != CPU_NOT_IDLE && env->src_rq->nr_running <= 1)
6832                         break;
6833
6834                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6835
6836                 env->loop++;
6837                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
6838                 if (env->loop > env->loop_max)
6839                         break;
6840
6841                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
6842                 if (env->loop > env->loop_break) {
6843                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
6844                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
6845                         break;
6846                 }
6847
6848                 if (!can_migrate_task(p, env))
6849                         goto next;
6850
6851                 load = task_h_load(p);
6852
6853                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
6854                         goto next;
6855
6856                 if ((load / 2) > env->imbalance)
6857                         goto next;
6858
6859                 detach_task(p, env);
6860                 list_add(&p->se.group_node, &env->tasks);
6861
6862                 detached++;
6863                 env->imbalance -= load;
6864
6865 #ifdef CONFIG_PREEMPT
6866                 /*
6867                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
6868                  * kernels will stop after the first task is detached to minimize
6869                  * the critical section.
6870                  */
6871                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6872                         break;
6873 #endif
6874
6875                 /*
6876                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
6877                  * weighted load.
6878                  */
6879                 if (env->imbalance <= 0)
6880                         break;
6881
6882                 continue;
6883 next:
6884                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
6885         }
6886
6887         /*
6888          * Right now, this is one of only two places we collect this stat
6889          * so we can safely collect detach_one_task() stats here rather
6890          * than inside detach_one_task().
6891          */
6892         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], detached);
6893
6894         return detached;
6895 }
6896
6897 /*
6898  * attach_task() -- attach the task detached by detach_task() to its new rq.
6899  */
6900 static void attach_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6901 {
6902         lockdep_assert_held(&rq->lock);
6903
6904         BUG_ON(task_rq(p) != rq);
6905         p->on_rq = TASK_ON_RQ_QUEUED;
6906         activate_task(rq, p, 0);
6907         check_preempt_curr(rq, p, 0);
6908 }
6909
6910 /*
6911  * attach_one_task() -- attaches the task returned from detach_one_task() to
6912  * its new rq.
6913  */
6914 static void attach_one_task(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6915 {
6916         raw_spin_lock(&rq->lock);
6917         attach_task(rq, p);
6918         /*
6919          * We want to potentially raise target_cpu's OPP.
6920          */
6921         update_capacity_of(cpu_of(rq));
6922         raw_spin_unlock(&rq->lock);
6923 }
6924
6925 /*
6926  * attach_tasks() -- attaches all tasks detached by detach_tasks() to their
6927  * new rq.
6928  */
6929 static void attach_tasks(struct lb_env *env)
6930 {
6931         struct list_head *tasks = &env->tasks;
6932         struct task_struct *p;
6933
6934         raw_spin_lock(&env->dst_rq->lock);
6935
6936         while (!list_empty(tasks)) {
6937                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
6938                 list_del_init(&p->se.group_node);
6939
6940                 attach_task(env->dst_rq, p);
6941         }
6942
6943         /*
6944          * We want to potentially raise env.dst_cpu's OPP.
6945          */
6946         update_capacity_of(env->dst_cpu);
6947
6948         raw_spin_unlock(&env->dst_rq->lock);
6949 }
6950
6951 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
6952 static void update_blocked_averages(int cpu)
6953 {
6954         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
6955         struct cfs_rq *cfs_rq;
6956         unsigned long flags;
6957
6958         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6959         update_rq_clock(rq);
6960
6961         /*
6962          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
6963          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
6964          */
6965         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
6966                 /* throttled entities do not contribute to load */
6967                 if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
6968                         continue;
6969
6970                 if (update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq,
6971                                            true))
6972                         update_tg_load_avg(cfs_rq, 0);
6973         }
6974         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6975 }
6976
6977 /*
6978  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
6979  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
6980  * group is a fraction of its parents load.
6981  */
6982 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
6983 {
6984         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
6985         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
6986         unsigned long now = jiffies;
6987         unsigned long load;
6988
6989         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6990                 return;
6991
6992         cfs_rq->h_load_next = NULL;
6993         for_each_sched_entity(se) {
6994                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6995                 cfs_rq->h_load_next = se;
6996                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
6997                         break;
6998         }
6999
7000         if (!se) {
7001                 cfs_rq->h_load = cfs_rq_load_avg(cfs_rq);
7002                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7003         }
7004
7005         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
7006                 load = cfs_rq->h_load;
7007                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg,
7008                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7009                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
7010                 cfs_rq->h_load = load;
7011                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
7012         }
7013 }
7014
7015 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7016 {
7017         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
7018
7019         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
7020         return div64_ul(p->se.avg.load_avg * cfs_rq->h_load,
7021                         cfs_rq_load_avg(cfs_rq) + 1);
7022 }
7023 #else
7024 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
7025 {
7026         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7027         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
7028         unsigned long flags;
7029
7030         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7031         update_rq_clock(rq);
7032         update_cfs_rq_load_avg(cfs_rq_clock_task(cfs_rq), cfs_rq, true);
7033         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7034 }
7035
7036 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
7037 {
7038         return p->se.avg.load_avg;
7039 }
7040 #endif
7041
7042 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
7043
7044 /*
7045  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
7046  */
7047 struct sg_lb_stats {
7048         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
7049         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
7050         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
7051         unsigned long load_per_task;
7052         unsigned long group_capacity;
7053         unsigned long group_util; /* Total utilization of the group */
7054         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
7055         unsigned int idle_cpus;
7056         unsigned int group_weight;
7057         enum group_type group_type;
7058         int group_no_capacity;
7059         int group_misfit_task; /* A cpu has a task too big for its capacity */
7060 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7061         unsigned int nr_numa_running;
7062         unsigned int nr_preferred_running;
7063 #endif
7064 };
7065
7066 /*
7067  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
7068  *               during load balancing.
7069  */
7070 struct sd_lb_stats {
7071         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
7072         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
7073         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
7074         unsigned long total_capacity;   /* Total capacity of all groups in sd */
7075         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
7076
7077         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
7078         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
7079 };
7080
7081 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
7082 {
7083         /*
7084          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
7085          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
7086          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
7087          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
7088          */
7089         *sds = (struct sd_lb_stats){
7090                 .busiest = NULL,
7091                 .local = NULL,
7092                 .total_load = 0UL,
7093                 .total_capacity = 0UL,
7094                 .busiest_stat = {
7095                         .avg_load = 0UL,
7096                         .sum_nr_running = 0,
7097                         .group_type = group_other,
7098                 },
7099         };
7100 }
7101
7102 /**
7103  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
7104  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
7105  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
7106  *
7107  * Return: The load index.
7108  */
7109 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
7110                                         enum cpu_idle_type idle)
7111 {
7112         int load_idx;
7113
7114         switch (idle) {
7115         case CPU_NOT_IDLE:
7116                 load_idx = sd->busy_idx;
7117                 break;
7118
7119         case CPU_NEWLY_IDLE:
7120                 load_idx = sd->newidle_idx;
7121                 break;
7122         default:
7123                 load_idx = sd->idle_idx;
7124                 break;
7125         }
7126
7127         return load_idx;
7128 }
7129
7130 static unsigned long scale_rt_capacity(int cpu)
7131 {
7132         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7133         u64 total, used, age_stamp, avg;
7134         s64 delta;
7135
7136         /*
7137          * Since we're reading these variables without serialization make sure
7138          * we read them once before doing sanity checks on them.
7139          */
7140         age_stamp = READ_ONCE(rq->age_stamp);
7141         avg = READ_ONCE(rq->rt_avg);
7142         delta = __rq_clock_broken(rq) - age_stamp;
7143
7144         if (unlikely(delta < 0))
7145                 delta = 0;
7146
7147         total = sched_avg_period() + delta;
7148
7149         used = div_u64(avg, total);
7150
7151         /*
7152          * deadline bandwidth is defined at system level so we must
7153          * weight this bandwidth with the max capacity of the system.
7154          * As a reminder, avg_bw is 20bits width and
7155          * scale_cpu_capacity is 10 bits width
7156          */
7157         used += div_u64(rq->dl.avg_bw, arch_scale_cpu_capacity(NULL, cpu));
7158
7159         if (likely(used < SCHED_CAPACITY_SCALE))
7160                 return SCHED_CAPACITY_SCALE - used;
7161
7162         return 1;
7163 }
7164
7165 void init_max_cpu_capacity(struct max_cpu_capacity *mcc)
7166 {
7167         raw_spin_lock_init(&mcc->lock);
7168         mcc->val = 0;
7169         mcc->cpu = -1;
7170 }
7171
7172 static void update_cpu_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7173 {
7174         unsigned long capacity = arch_scale_cpu_capacity(sd, cpu);
7175         struct sched_group *sdg = sd->groups;
7176         struct max_cpu_capacity *mcc;
7177         unsigned long max_capacity;
7178         int max_cap_cpu;
7179         unsigned long flags;
7180
7181         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity_orig = capacity;
7182
7183         mcc = &cpu_rq(cpu)->rd->max_cpu_capacity;
7184
7185         raw_spin_lock_irqsave(&mcc->lock, flags);
7186         max_capacity = mcc->val;
7187         max_cap_cpu = mcc->cpu;
7188
7189         if ((max_capacity > capacity && max_cap_cpu == cpu) ||
7190             (max_capacity < capacity)) {
7191                 mcc->val = capacity;
7192                 mcc->cpu = cpu;
7193 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7194                 raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7195                 printk_deferred(KERN_INFO "CPU%d: update max cpu_capacity %lu\n",
7196                                 cpu, capacity);
7197                 goto skip_unlock;
7198 #endif
7199         }
7200         raw_spin_unlock_irqrestore(&mcc->lock, flags);
7201
7202 skip_unlock: __attribute__ ((unused));
7203         capacity *= scale_rt_capacity(cpu);
7204         capacity >>= SCHED_CAPACITY_SHIFT;
7205
7206         if (!capacity)
7207                 capacity = 1;
7208
7209         cpu_rq(cpu)->cpu_capacity = capacity;
7210         sdg->sgc->capacity = capacity;
7211         sdg->sgc->max_capacity = capacity;
7212 }
7213
7214 void update_group_capacity(struct sched_domain *sd, int cpu)
7215 {
7216         struct sched_domain *child = sd->child;
7217         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
7218         unsigned long capacity, max_capacity;
7219         unsigned long interval;
7220
7221         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
7222         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
7223         sdg->sgc->next_update = jiffies + interval;
7224
7225         if (!child) {
7226                 update_cpu_capacity(sd, cpu);
7227                 return;
7228         }
7229
7230         capacity = 0;
7231         max_capacity = 0;
7232
7233         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
7234                 /*
7235                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
7236                  * span the current group.
7237                  */
7238
7239                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
7240                         struct sched_group_capacity *sgc;
7241                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7242
7243                         /*
7244                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_capacity()
7245                          * gets here before we've attached the domains to the
7246                          * runqueues.
7247                          *
7248                          * Use capacity_of(), which is set irrespective of domains
7249                          * in update_cpu_capacity().
7250                          *
7251                          * This avoids capacity from being 0 and
7252                          * causing divide-by-zero issues on boot.
7253                          */
7254                         if (unlikely(!rq->sd)) {
7255                                 capacity += capacity_of(cpu);
7256                         } else {
7257                                 sgc = rq->sd->groups->sgc;
7258                                 capacity += sgc->capacity;
7259                         }
7260
7261                         max_capacity = max(capacity, max_capacity);
7262                 }
7263         } else  {
7264                 /*
7265                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
7266                  * span the current group.
7267                  */ 
7268
7269                 group = child->groups;
7270                 do {
7271                         struct sched_group_capacity *sgc = group->sgc;
7272
7273                         capacity += sgc->capacity;
7274                         max_capacity = max(sgc->max_capacity, max_capacity);
7275                         group = group->next;
7276                 } while (group != child->groups);
7277         }
7278
7279         sdg->sgc->capacity = capacity;
7280         sdg->sgc->max_capacity = max_capacity;
7281 }
7282
7283 /*
7284  * Check whether the capacity of the rq has been noticeably reduced by side
7285  * activity. The imbalance_pct is used for the threshold.
7286  * Return true is the capacity is reduced
7287  */
7288 static inline int
7289 check_cpu_capacity(struct rq *rq, struct sched_domain *sd)
7290 {
7291         return ((rq->cpu_capacity * sd->imbalance_pct) <
7292                                 (rq->cpu_capacity_orig * 100));
7293 }
7294
7295 /*
7296  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
7297  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
7298  *
7299  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
7300  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
7301  * Something like:
7302  *
7303  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
7304  *              *     * * *
7305  *
7306  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
7307  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
7308  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
7309  *
7310  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
7311  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
7312  * moving tasks due to affinity constraints.
7313  *
7314  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
7315  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
7316  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
7317  * to create an effective group imbalance.
7318  *
7319  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
7320  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
7321  * subtle and fragile situation.
7322  */
7323
7324 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
7325 {
7326         return group->sgc->imbalance;
7327 }
7328
7329 /*
7330  * group_has_capacity returns true if the group has spare capacity that could
7331  * be used by some tasks.
7332  * We consider that a group has spare capacity if the  * number of task is
7333  * smaller than the number of CPUs or if the utilization is lower than the
7334  * available capacity for CFS tasks.
7335  * For the latter, we use a threshold to stabilize the state, to take into
7336  * account the variance of the tasks' load and to return true if the available
7337  * capacity in meaningful for the load balancer.
7338  * As an example, an available capacity of 1% can appear but it doesn't make
7339  * any benefit for the load balance.
7340  */
7341 static inline bool
7342 group_has_capacity(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7343 {
7344         if (sgs->sum_nr_running < sgs->group_weight)
7345                 return true;
7346
7347         if ((sgs->group_capacity * 100) >
7348                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7349                 return true;
7350
7351         return false;
7352 }
7353
7354 /*
7355  *  group_is_overloaded returns true if the group has more tasks than it can
7356  *  handle.
7357  *  group_is_overloaded is not equals to !group_has_capacity because a group
7358  *  with the exact right number of tasks, has no more spare capacity but is not
7359  *  overloaded so both group_has_capacity and group_is_overloaded return
7360  *  false.
7361  */
7362 static inline bool
7363 group_is_overloaded(struct lb_env *env, struct sg_lb_stats *sgs)
7364 {
7365         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight)
7366                 return false;
7367
7368         if ((sgs->group_capacity * 100) <
7369                         (sgs->group_util * env->sd->imbalance_pct))
7370                 return true;
7371
7372         return false;
7373 }
7374
7375
7376 /*
7377  * group_smaller_cpu_capacity: Returns true if sched_group sg has smaller
7378  * per-cpu capacity than sched_group ref.
7379  */
7380 static inline bool
7381 group_smaller_cpu_capacity(struct sched_group *sg, struct sched_group *ref)
7382 {
7383         return sg->sgc->max_capacity + capacity_margin - SCHED_LOAD_SCALE <
7384                                                         ref->sgc->max_capacity;
7385 }
7386
7387 static inline enum
7388 group_type group_classify(struct sched_group *group,
7389                           struct sg_lb_stats *sgs)
7390 {
7391         if (sgs->group_no_capacity)
7392                 return group_overloaded;
7393
7394         if (sg_imbalanced(group))
7395                 return group_imbalanced;
7396
7397         if (sgs->group_misfit_task)
7398                 return group_misfit_task;
7399
7400         return group_other;
7401 }
7402
7403 /**
7404  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
7405  * @env: The load balancing environment.
7406  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
7407  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
7408  * @local_group: Does group contain this_cpu.
7409  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
7410  * @overload: Indicate more than one runnable task for any CPU.
7411  * @overutilized: Indicate overutilization for any CPU.
7412  */
7413 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
7414                         struct sched_group *group, int load_idx,
7415                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs,
7416                         bool *overload, bool *overutilized)
7417 {
7418         unsigned long load;
7419         int i, nr_running;
7420
7421         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
7422
7423         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
7424                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7425
7426                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
7427                 if (local_group)
7428                         load = target_load(i, load_idx);
7429                 else
7430                         load = source_load(i, load_idx);
7431
7432                 sgs->group_load += load;
7433                 sgs->group_util += cpu_util(i);
7434                 sgs->sum_nr_running += rq->cfs.h_nr_running;
7435
7436                 nr_running = rq->nr_running;
7437                 if (nr_running > 1)
7438                         *overload = true;
7439
7440 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7441                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
7442                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
7443 #endif
7444                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
7445                 /*
7446                  * No need to call idle_cpu() if nr_running is not 0
7447                  */
7448                 if (!nr_running && idle_cpu(i))
7449                         sgs->idle_cpus++;
7450
7451                 if (cpu_overutilized(i)) {
7452                         *overutilized = true;
7453                         if (!sgs->group_misfit_task && rq->misfit_task)
7454                                 sgs->group_misfit_task = capacity_of(i);
7455                 }
7456         }
7457
7458         /* Adjust by relative CPU capacity of the group */
7459         sgs->group_capacity = group->sgc->capacity;
7460         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_CAPACITY_SCALE) / sgs->group_capacity;
7461
7462         if (sgs->sum_nr_running)
7463                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
7464
7465         sgs->group_weight = group->group_weight;
7466
7467         sgs->group_no_capacity = group_is_overloaded(env, sgs);
7468         sgs->group_type = group_classify(group, sgs);
7469 }
7470
7471 /**
7472  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
7473  * @env: The load balancing environment.
7474  * @sds: sched_domain statistics
7475  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
7476  * @sgs: sched_group statistics
7477  *
7478  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
7479  * busiest group.
7480  *
7481  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
7482  * busiest group. %false otherwise.
7483  */
7484 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
7485                                    struct sd_lb_stats *sds,
7486                                    struct sched_group *sg,
7487                                    struct sg_lb_stats *sgs)
7488 {
7489         struct sg_lb_stats *busiest = &sds->busiest_stat;
7490
7491         if (sgs->group_type > busiest->group_type)
7492                 return true;
7493
7494         if (sgs->group_type < busiest->group_type)
7495                 return false;
7496
7497         /*
7498          * Candidate sg doesn't face any serious load-balance problems
7499          * so don't pick it if the local sg is already filled up.
7500          */
7501         if (sgs->group_type == group_other &&
7502             !group_has_capacity(env, &sds->local_stat))
7503                 return false;
7504
7505         if (sgs->avg_load <= busiest->avg_load)
7506                 return false;
7507
7508         /*
7509          * Candiate sg has no more than one task per cpu and has higher
7510          * per-cpu capacity. No reason to pull tasks to less capable cpus.
7511          */
7512         if (sgs->sum_nr_running <= sgs->group_weight &&
7513             group_smaller_cpu_capacity(sds->local, sg))
7514                 return false;
7515
7516         /* This is the busiest node in its class. */
7517         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7518                 return true;
7519
7520         /*
7521          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
7522          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
7523          * higher than ourself as busy.
7524          */
7525         if (sgs->sum_nr_running && env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
7526                 if (!sds->busiest)
7527                         return true;
7528
7529                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
7530                         return true;
7531         }
7532
7533         return false;
7534 }
7535
7536 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
7537 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7538 {
7539         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
7540                 return regular;
7541         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
7542                 return remote;
7543         return all;
7544 }
7545
7546 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7547 {
7548         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
7549                 return regular;
7550         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
7551                 return remote;
7552         return all;
7553 }
7554 #else
7555 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
7556 {
7557         return all;
7558 }
7559
7560 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
7561 {
7562         return regular;
7563 }
7564 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
7565
7566 /**
7567  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
7568  * @env: The load balancing environment.
7569  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
7570  */
7571 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7572 {
7573         struct sched_domain *child = env->sd->child;
7574         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
7575         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
7576         int load_idx, prefer_sibling = 0;
7577         bool overload = false, overutilized = false;
7578
7579         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
7580                 prefer_sibling = 1;
7581
7582         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
7583
7584         do {
7585                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
7586                 int local_group;
7587
7588                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
7589                 if (local_group) {
7590                         sds->local = sg;
7591                         sgs = &sds->local_stat;
7592
7593                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
7594                             time_after_eq(jiffies, sg->sgc->next_update))
7595                                 update_group_capacity(env->sd, env->dst_cpu);
7596                 }
7597
7598                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs,
7599                                                 &overload, &overutilized);
7600
7601                 if (local_group)
7602                         goto next_group;
7603
7604                 /*
7605                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
7606                  * first, lower the sg capacity so that we'll try
7607                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
7608                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
7609                  * these excess tasks. The extra check prevents the case where
7610                  * you always pull from the heaviest group when it is already
7611                  * under-utilized (possible with a large weight task outweighs
7612                  * the tasks on the system).
7613                  */
7614                 if (prefer_sibling && sds->local &&
7615                     group_has_capacity(env, &sds->local_stat) &&
7616                     (sgs->sum_nr_running > 1)) {
7617                         sgs->group_no_capacity = 1;
7618                         sgs->group_type = group_classify(sg, sgs);
7619                 }
7620
7621                 /*
7622                  * Ignore task groups with misfit tasks if local group has no
7623                  * capacity or if per-cpu capacity isn't higher.
7624                  */
7625                 if (sgs->group_type == group_misfit_task &&
7626                     (!group_has_capacity(env, &sds->local_stat) ||
7627                      !group_smaller_cpu_capacity(sg, sds->local)))
7628                         sgs->group_type = group_other;
7629
7630                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
7631                         sds->busiest = sg;
7632                         sds->busiest_stat = *sgs;
7633                 }
7634
7635 next_group:
7636                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
7637                 sds->total_load += sgs->group_load;
7638                 sds->total_capacity += sgs->group_capacity;
7639
7640                 sg = sg->next;
7641         } while (sg != env->sd->groups);
7642
7643         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
7644                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
7645
7646         env->src_grp_nr_running = sds->busiest_stat.sum_nr_running;
7647
7648         if (!env->sd->parent) {
7649                 /* update overload indicator if we are at root domain */
7650                 if (env->dst_rq->rd->overload != overload)
7651                         env->dst_rq->rd->overload = overload;
7652
7653                 /* Update over-utilization (tipping point, U >= 0) indicator */
7654                 if (env->dst_rq->rd->overutilized != overutilized) {
7655                         env->dst_rq->rd->overutilized = overutilized;
7656                         trace_sched_overutilized(overutilized);
7657                 }
7658         } else {
7659                 if (!env->dst_rq->rd->overutilized && overutilized) {
7660                         env->dst_rq->rd->overutilized = true;
7661                         trace_sched_overutilized(true);
7662                 }
7663         }
7664
7665 }
7666
7667 /**
7668  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
7669  *                      sched doman.
7670  *
7671  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
7672  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
7673  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
7674  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
7675  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
7676  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
7677  *
7678  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
7679  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
7680  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
7681  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
7682  * number.
7683  *
7684  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
7685  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
7686  *
7687  * @env: The load balancing environment.
7688  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
7689  */
7690 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7691 {
7692         int busiest_cpu;
7693
7694         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
7695                 return 0;
7696
7697         if (!sds->busiest)
7698                 return 0;
7699
7700         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
7701         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
7702                 return 0;
7703
7704         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
7705                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_capacity,
7706                 SCHED_CAPACITY_SCALE);
7707
7708         return 1;
7709 }
7710
7711 /**
7712  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
7713  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
7714  *                      load balancing.
7715  * @env: The load balancing environment.
7716  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7717  */
7718 static inline
7719 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7720 {
7721         unsigned long tmp, capa_now = 0, capa_move = 0;
7722         unsigned int imbn = 2;
7723         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
7724         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7725
7726         local = &sds->local_stat;
7727         busiest = &sds->busiest_stat;
7728
7729         if (!local->sum_nr_running)
7730                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
7731         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
7732                 imbn = 1;
7733
7734         scaled_busy_load_per_task =
7735                 (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7736                 busiest->group_capacity;
7737
7738         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
7739             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
7740                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7741                 return;
7742         }
7743
7744         /*
7745          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
7746          * however we may be able to increase total CPU capacity used by
7747          * moving them.
7748          */
7749
7750         capa_now += busiest->group_capacity *
7751                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
7752         capa_now += local->group_capacity *
7753                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
7754         capa_now /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7755
7756         /* Amount of load we'd subtract */
7757         if (busiest->avg_load > scaled_busy_load_per_task) {
7758                 capa_move += busiest->group_capacity *
7759                             min(busiest->load_per_task,
7760                                 busiest->avg_load - scaled_busy_load_per_task);
7761         }
7762
7763         /* Amount of load we'd add */
7764         if (busiest->avg_load * busiest->group_capacity <
7765             busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) {
7766                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_capacity) /
7767                       local->group_capacity;
7768         } else {
7769                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_CAPACITY_SCALE) /
7770                       local->group_capacity;
7771         }
7772         capa_move += local->group_capacity *
7773                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
7774         capa_move /= SCHED_CAPACITY_SCALE;
7775
7776         /* Move if we gain throughput */
7777         if (capa_move > capa_now)
7778                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
7779 }
7780
7781 /**
7782  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
7783  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
7784  * @env: load balance environment
7785  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
7786  */
7787 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
7788 {
7789         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
7790         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7791
7792         local = &sds->local_stat;
7793         busiest = &sds->busiest_stat;
7794
7795         if (busiest->group_type == group_imbalanced) {
7796                 /*
7797                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
7798                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
7799                  */
7800                 busiest->load_per_task =
7801                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
7802         }
7803
7804         /*
7805          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
7806          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
7807          * its cpu_capacity, while calculating max_load..)
7808          */
7809         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
7810             local->avg_load >= sds->avg_load) {
7811                 /* Misfitting tasks should be migrated in any case */
7812                 if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7813                         env->imbalance = busiest->group_misfit_task;
7814                         return;
7815                 }
7816
7817                 /*
7818                  * Busiest group is overloaded, local is not, use the spare
7819                  * cycles to maximize throughput
7820                  */
7821                 if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7822                     local->group_type <= group_misfit_task) {
7823                         env->imbalance = busiest->load_per_task;
7824                         return;
7825                 }
7826
7827                 env->imbalance = 0;
7828                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7829         }
7830
7831         /*
7832          * If there aren't any idle cpus, avoid creating some.
7833          */
7834         if (busiest->group_type == group_overloaded &&
7835             local->group_type   == group_overloaded) {
7836                 load_above_capacity = busiest->sum_nr_running *
7837                                         SCHED_LOAD_SCALE;
7838                 if (load_above_capacity > busiest->group_capacity)
7839                         load_above_capacity -= busiest->group_capacity;
7840                 else
7841                         load_above_capacity = ~0UL;
7842         }
7843
7844         /*
7845          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
7846          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
7847          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
7848          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
7849          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
7850          * for the minimum possible imbalance.
7851          */
7852         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
7853
7854         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
7855         env->imbalance = min(
7856                 max_pull * busiest->group_capacity,
7857                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_capacity
7858         ) / SCHED_CAPACITY_SCALE;
7859
7860         /* Boost imbalance to allow misfit task to be balanced. */
7861         if (busiest->group_type == group_misfit_task)
7862                 env->imbalance = max_t(long, env->imbalance,
7863                                      busiest->group_misfit_task);
7864
7865         /*
7866          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
7867          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
7868          * a think about bumping its value to force at least one task to be
7869          * moved
7870          */
7871         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
7872                 return fix_small_imbalance(env, sds);
7873 }
7874
7875 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
7876
7877 /**
7878  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
7879  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
7880  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
7881  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
7882  * such a group exists.
7883  *
7884  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
7885  * to restore balance.
7886  *
7887  * @env: The load balancing environment.
7888  *
7889  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
7890  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
7891  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
7892  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
7893  */
7894 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
7895 {
7896         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
7897         struct sd_lb_stats sds;
7898
7899         init_sd_lb_stats(&sds);
7900
7901         /*
7902          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
7903          * this level.
7904          */
7905         update_sd_lb_stats(env, &sds);
7906
7907         if (energy_aware() && !env->dst_rq->rd->overutilized)
7908                 goto out_balanced;
7909
7910         local = &sds.local_stat;
7911         busiest = &sds.busiest_stat;
7912
7913         /* ASYM feature bypasses nice load balance check */
7914         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
7915             check_asym_packing(env, &sds))
7916                 return sds.busiest;
7917
7918         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
7919         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
7920                 goto out_balanced;
7921
7922         sds.avg_load = (SCHED_CAPACITY_SCALE * sds.total_load)
7923                                                 / sds.total_capacity;
7924
7925         /*
7926          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
7927          * work because they assume all things are equal, which typically
7928          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
7929          */
7930         if (busiest->group_type == group_imbalanced)
7931                 goto force_balance;
7932
7933         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
7934         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && group_has_capacity(env, local) &&
7935             busiest->group_no_capacity)
7936                 goto force_balance;
7937
7938         /* Misfitting tasks should be dealt with regardless of the avg load */
7939         if (busiest->group_type == group_misfit_task) {
7940                 goto force_balance;
7941         }
7942
7943         /*
7944          * If the local group is busier than the selected busiest group
7945          * don't try and pull any tasks.
7946          */
7947         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
7948                 goto out_balanced;
7949
7950         /*
7951          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
7952          * average load.
7953          */
7954         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
7955                 goto out_balanced;
7956
7957         if (env->idle == CPU_IDLE) {
7958                 /*
7959                  * This cpu is idle. If the busiest group is not overloaded
7960                  * and there is no imbalance between this and busiest group
7961                  * wrt idle cpus, it is balanced. The imbalance becomes
7962                  * significant if the diff is greater than 1 otherwise we
7963                  * might end up to just move the imbalance on another group
7964                  */
7965                 if ((busiest->group_type != group_overloaded) &&
7966                     (local->idle_cpus <= (busiest->idle_cpus + 1)) &&
7967                     !group_smaller_cpu_capacity(sds.busiest, sds.local))
7968                         goto out_balanced;
7969         } else {
7970                 /*
7971                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
7972                  * imbalance_pct to be conservative.
7973                  */
7974                 if (100 * busiest->avg_load <=
7975                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
7976                         goto out_balanced;
7977         }
7978
7979 force_balance:
7980         env->busiest_group_type = busiest->group_type;
7981         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
7982         calculate_imbalance(env, &sds);
7983         return sds.busiest;
7984
7985 out_balanced:
7986         env->imbalance = 0;
7987         return NULL;
7988 }
7989
7990 /*
7991  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
7992  */
7993 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
7994                                      struct sched_group *group)
7995 {
7996         struct rq *busiest = NULL, *rq;
7997         unsigned long busiest_load = 0, busiest_capacity = 1;
7998         int i;
7999
8000         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
8001                 unsigned long capacity, wl;
8002                 enum fbq_type rt;
8003
8004                 rq = cpu_rq(i);
8005                 rt = fbq_classify_rq(rq);
8006
8007                 /*
8008                  * We classify groups/runqueues into three groups:
8009                  *  - regular: there are !numa tasks
8010                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
8011                  *  - all:     there is no distinction
8012                  *
8013                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
8014                  * ignore those when there's better options.
8015                  *
8016                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
8017                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
8018                  * queue by moving tasks around inside the node.
8019                  *
8020                  * If we cannot move enough load due to this classification
8021                  * the next pass will adjust the group classification and
8022                  * allow migration of more tasks.
8023                  *
8024                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
8025                  */
8026                 if (rt > env->fbq_type)
8027                         continue;
8028
8029                 capacity = capacity_of(i);
8030
8031                 wl = weighted_cpuload(i);
8032
8033                 /*
8034                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
8035                  * which is not scaled with the cpu capacity.
8036                  */
8037
8038                 if (rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance &&
8039                     !check_cpu_capacity(rq, env->sd) &&
8040                     env->busiest_group_type != group_misfit_task)
8041                         continue;
8042
8043                 /*
8044                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
8045                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu capacity, so
8046                  * that the load can be moved away from the cpu that is
8047                  * potentially running at a lower capacity.
8048                  *
8049                  * Thus we're looking for max(wl_i / capacity_i), crosswise
8050                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
8051                  * to: wl_i * capacity_j > wl_j * capacity_i;  where j is
8052                  * our previous maximum.
8053                  */
8054                 if (wl * busiest_capacity > busiest_load * capacity) {
8055                         busiest_load = wl;
8056                         busiest_capacity = capacity;
8057                         busiest = rq;
8058                 }
8059         }
8060
8061         return busiest;
8062 }
8063
8064 /*
8065  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
8066  * so long as it is large enough.
8067  */
8068 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
8069
8070 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
8071 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
8072
8073 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
8074 {
8075         struct sched_domain *sd = env->sd;
8076
8077         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
8078
8079                 /*
8080                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
8081                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
8082                  * lowest numbered CPUs.
8083                  */
8084                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
8085                         return 1;
8086         }
8087
8088         /*
8089          * The dst_cpu is idle and the src_cpu CPU has only 1 CFS task.
8090          * It's worth migrating the task if the src_cpu's capacity is reduced
8091          * because of other sched_class or IRQs if more capacity stays
8092          * available on dst_cpu.
8093          */
8094         if ((env->idle != CPU_NOT_IDLE) &&
8095             (env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1)) {
8096                 if ((check_cpu_capacity(env->src_rq, sd)) &&
8097                     (capacity_of(env->src_cpu)*sd->imbalance_pct < capacity_of(env->dst_cpu)*100))
8098                         return 1;
8099         }
8100
8101         if ((capacity_of(env->src_cpu) < capacity_of(env->dst_cpu)) &&
8102                                 env->src_rq->cfs.h_nr_running == 1 &&
8103                                 cpu_overutilized(env->src_cpu) &&
8104                                 !cpu_overutilized(env->dst_cpu)) {
8105                         return 1;
8106         }
8107
8108         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
8109 }
8110
8111 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
8112
8113 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
8114 {
8115         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
8116         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
8117         int cpu, balance_cpu = -1;
8118
8119         /*
8120          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
8121          * to do the newly idle load balance.
8122          */
8123         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8124                 return 1;
8125
8126         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
8127         sg_mask = sched_group_mask(sg);
8128         /* Try to find first idle cpu */
8129         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
8130                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
8131                         continue;
8132
8133                 balance_cpu = cpu;
8134                 break;
8135         }
8136
8137         if (balance_cpu == -1)
8138                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
8139
8140         /*
8141          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
8142          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
8143          */
8144         return balance_cpu == env->dst_cpu;
8145 }
8146
8147 /*
8148  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
8149  * tasks if there is an imbalance.
8150  */
8151 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
8152                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
8153                         int *continue_balancing)
8154 {
8155         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
8156         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
8157         struct sched_group *group;
8158         struct rq *busiest;
8159         unsigned long flags;
8160         struct cpumask *cpus = this_cpu_cpumask_var_ptr(load_balance_mask);
8161
8162         struct lb_env env = {
8163                 .sd             = sd,
8164                 .dst_cpu        = this_cpu,
8165                 .dst_rq         = this_rq,
8166                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
8167                 .idle           = idle,
8168                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
8169                 .cpus           = cpus,
8170                 .fbq_type       = all,
8171                 .tasks          = LIST_HEAD_INIT(env.tasks),
8172         };
8173
8174         /*
8175          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
8176          * other cpus in our group
8177          */
8178         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
8179                 env.dst_grpmask = NULL;
8180
8181         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
8182
8183         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
8184
8185 redo:
8186         if (!should_we_balance(&env)) {
8187                 *continue_balancing = 0;
8188                 goto out_balanced;
8189         }
8190
8191         group = find_busiest_group(&env);
8192         if (!group) {
8193                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
8194                 goto out_balanced;
8195         }
8196
8197         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
8198         if (!busiest) {
8199                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
8200                 goto out_balanced;
8201         }
8202
8203         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
8204
8205         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
8206
8207         env.src_cpu = busiest->cpu;
8208         env.src_rq = busiest;
8209
8210         ld_moved = 0;
8211         if (busiest->nr_running > 1) {
8212                 /*
8213                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
8214                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
8215                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
8216                  * correctly treated as an imbalance.
8217                  */
8218                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8219                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
8220
8221 more_balance:
8222                 raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8223
8224                 /*
8225                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
8226                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
8227                  */
8228                 cur_ld_moved = detach_tasks(&env);
8229                 /*
8230                  * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8231                  */
8232                 if (cur_ld_moved)
8233                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8234
8235                 /*
8236                  * We've detached some tasks from busiest_rq. Every
8237                  * task is masked "TASK_ON_RQ_MIGRATING", so we can safely
8238                  * unlock busiest->lock, and we are able to be sure
8239                  * that nobody can manipulate the tasks in parallel.
8240                  * See task_rq_lock() family for the details.
8241                  */
8242
8243                 raw_spin_unlock(&busiest->lock);
8244
8245                 if (cur_ld_moved) {
8246                         attach_tasks(&env);
8247                         ld_moved += cur_ld_moved;
8248                 }
8249
8250                 local_irq_restore(flags);
8251
8252                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
8253                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
8254                         goto more_balance;
8255                 }
8256
8257                 /*
8258                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
8259                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
8260                  * where they can run. The upper limit on how many times we
8261                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
8262                  * sched_group.
8263                  *
8264                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
8265                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
8266                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
8267                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
8268                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
8269                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
8270                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
8271                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
8272                  * This however should not happen so much in practice and
8273                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
8274                  * excess load moved.
8275                  */
8276                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
8277
8278                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
8279                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
8280
8281                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
8282                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
8283                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
8284                         env.loop         = 0;
8285                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
8286
8287                         /*
8288                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
8289                          * need to continue with same src_cpu.
8290                          */
8291                         goto more_balance;
8292                 }
8293
8294                 /*
8295                  * We failed to reach balance because of affinity.
8296                  */
8297                 if (sd_parent) {
8298                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8299
8300                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0)
8301                                 *group_imbalance = 1;
8302                 }
8303
8304                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
8305                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
8306                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
8307                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
8308                                 env.loop = 0;
8309                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
8310                                 goto redo;
8311                         }
8312                         goto out_all_pinned;
8313                 }
8314         }
8315
8316         if (!ld_moved) {
8317                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
8318                 /*
8319                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
8320                  * We do not want newidle balance, which can be very
8321                  * frequent, pollute the failure counter causing
8322                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
8323                  */
8324                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
8325                         if (env.src_grp_nr_running > 1)
8326                                 sd->nr_balance_failed++;
8327
8328                 if (need_active_balance(&env)) {
8329                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
8330
8331                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
8332                          * if the curr task on busiest cpu can't be
8333                          * moved to this_cpu
8334                          */
8335                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
8336                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
8337                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
8338                                                             flags);
8339                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
8340                                 goto out_one_pinned;
8341                         }
8342
8343                         /*
8344                          * ->active_balance synchronizes accesses to
8345                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
8346                          * only after active load balance is finished.
8347                          */
8348                         if (!busiest->active_balance) {
8349                                 busiest->active_balance = 1;
8350                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
8351                                 active_balance = 1;
8352                         }
8353                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
8354
8355                         if (active_balance) {
8356                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
8357                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
8358                                         &busiest->active_balance_work);
8359                         }
8360
8361                         /*
8362                          * We've kicked active balancing, reset the failure
8363                          * counter.
8364                          */
8365                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
8366                 }
8367         } else
8368                 sd->nr_balance_failed = 0;
8369
8370         if (likely(!active_balance)) {
8371                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
8372                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
8373         } else {
8374                 /*
8375                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
8376                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
8377                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
8378                  * detach_tasks).
8379                  */
8380                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
8381                         sd->balance_interval *= 2;
8382         }
8383
8384         goto out;
8385
8386 out_balanced:
8387         /*
8388          * We reach balance although we may have faced some affinity
8389          * constraints. Clear the imbalance flag if it was set.
8390          */
8391         if (sd_parent) {
8392                 int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgc->imbalance;
8393
8394                 if (*group_imbalance)
8395                         *group_imbalance = 0;
8396         }
8397
8398 out_all_pinned:
8399         /*
8400          * We reach balance because all tasks are pinned at this level so
8401          * we can't migrate them. Let the imbalance flag set so parent level
8402          * can try to migrate them.
8403          */
8404         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
8405
8406         sd->nr_balance_failed = 0;
8407
8408 out_one_pinned:
8409         /* tune up the balancing interval */
8410         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
8411                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
8412                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
8413                 sd->balance_interval *= 2;
8414
8415         ld_moved = 0;
8416 out:
8417         return ld_moved;
8418 }
8419
8420 static inline unsigned long
8421 get_sd_balance_interval(struct sched_domain *sd, int cpu_busy)
8422 {
8423         unsigned long interval = sd->balance_interval;
8424
8425         if (cpu_busy)
8426                 interval *= sd->busy_factor;
8427
8428         /* scale ms to jiffies */
8429         interval = msecs_to_jiffies(interval);
8430         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
8431
8432         return interval;
8433 }
8434
8435 static inline void
8436 update_next_balance(struct sched_domain *sd, int cpu_busy, unsigned long *next_balance)
8437 {
8438         unsigned long interval, next;
8439
8440         interval = get_sd_balance_interval(sd, cpu_busy);
8441         next = sd->last_balance + interval;
8442
8443         if (time_after(*next_balance, next))
8444                 *next_balance = next;
8445 }
8446
8447 /*
8448  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
8449  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
8450  */
8451 static int idle_balance(struct rq *this_rq)
8452 {
8453         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
8454         int this_cpu = this_rq->cpu;
8455         struct sched_domain *sd;
8456         int pulled_task = 0;
8457         u64 curr_cost = 0;
8458         long removed_util=0;
8459
8460         idle_enter_fair(this_rq);
8461
8462         /*
8463          * We must set idle_stamp _before_ calling idle_balance(), such that we
8464          * measure the duration of idle_balance() as idle time.
8465          */
8466         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
8467
8468         if (!energy_aware() &&
8469             (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost ||
8470              !this_rq->rd->overload)) {
8471                 rcu_read_lock();
8472                 sd = rcu_dereference_check_sched_domain(this_rq->sd);
8473                 if (sd)
8474                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8475                 rcu_read_unlock();
8476
8477                 goto out;
8478         }
8479
8480         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
8481
8482         /*
8483          * If removed_util_avg is !0 we most probably migrated some task away
8484          * from this_cpu. In this case we might be willing to trigger an OPP
8485          * update, but we want to do so if we don't find anybody else to pull
8486          * here (we will trigger an OPP update with the pulled task's enqueue
8487          * anyway).
8488          *
8489          * Record removed_util before calling update_blocked_averages, and use
8490          * it below (before returning) to see if an OPP update is required.
8491          */
8492         removed_util = atomic_long_read(&(this_rq->cfs).removed_util_avg);
8493         update_blocked_averages(this_cpu);
8494         rcu_read_lock();
8495         for_each_domain(this_cpu, sd) {
8496                 int continue_balancing = 1;
8497                 u64 t0, domain_cost;
8498
8499                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8500                         continue;
8501
8502                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost) {
8503                         update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8504                         break;
8505                 }
8506
8507                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
8508                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
8509
8510                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
8511                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
8512                                                    &continue_balancing);
8513
8514                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
8515                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
8516                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
8517
8518                         curr_cost += domain_cost;
8519                 }
8520
8521                 update_next_balance(sd, 0, &next_balance);
8522
8523                 /*
8524                  * Stop searching for tasks to pull if there are
8525                  * now runnable tasks on this rq.
8526                  */
8527                 if (pulled_task || this_rq->nr_running > 0)
8528                         break;
8529         }
8530         rcu_read_unlock();
8531
8532         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
8533
8534         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
8535                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
8536
8537         /*
8538          * While browsing the domains, we released the rq lock, a task could
8539          * have been enqueued in the meantime. Since we're not going idle,
8540          * pretend we pulled a task.
8541          */
8542         if (this_rq->cfs.h_nr_running && !pulled_task)
8543                 pulled_task = 1;
8544
8545 out:
8546         /* Move the next balance forward */
8547         if (time_after(this_rq->next_balance, next_balance))
8548                 this_rq->next_balance = next_balance;
8549
8550         /* Is there a task of a high priority class? */
8551         if (this_rq->nr_running != this_rq->cfs.h_nr_running)
8552                 pulled_task = -1;
8553
8554         if (pulled_task) {
8555                 idle_exit_fair(this_rq);
8556                 this_rq->idle_stamp = 0;
8557         } else if (removed_util) {
8558                 /*
8559                  * No task pulled and someone has been migrated away.
8560                  * Good case to trigger an OPP update.
8561                  */
8562                 update_capacity_of(this_cpu);
8563         }
8564
8565         return pulled_task;
8566 }
8567
8568 /*
8569  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
8570  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
8571  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
8572  * avoids physical / logical imbalances.
8573  */
8574 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
8575 {
8576         struct rq *busiest_rq = data;
8577         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
8578         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
8579         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
8580         struct sched_domain *sd;
8581         struct task_struct *p = NULL;
8582
8583         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
8584
8585         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
8586         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
8587                      !busiest_rq->active_balance))
8588                 goto out_unlock;
8589
8590         /* Is there any task to move? */
8591         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
8592                 goto out_unlock;
8593
8594         /*
8595          * This condition is "impossible", if it occurs
8596          * we need to fix it. Originally reported by
8597          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
8598          */
8599         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
8600
8601         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
8602         rcu_read_lock();
8603         for_each_domain(target_cpu, sd) {
8604                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
8605                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
8606                                 break;
8607         }
8608
8609         if (likely(sd)) {
8610                 struct lb_env env = {
8611                         .sd             = sd,
8612                         .dst_cpu        = target_cpu,
8613                         .dst_rq         = target_rq,
8614                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
8615                         .src_rq         = busiest_rq,
8616                         .idle           = CPU_IDLE,
8617                 };
8618
8619                 schedstat_inc(sd, alb_count);
8620
8621                 p = detach_one_task(&env);
8622                 if (p) {
8623                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
8624                         /*
8625                          * We want to potentially lower env.src_cpu's OPP.
8626                          */
8627                         update_capacity_of(env.src_cpu);
8628                 }
8629                 else
8630                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
8631         }
8632         rcu_read_unlock();
8633 out_unlock:
8634         busiest_rq->active_balance = 0;
8635         raw_spin_unlock(&busiest_rq->lock);
8636
8637         if (p)
8638                 attach_one_task(target_rq, p);
8639
8640         local_irq_enable();
8641
8642         return 0;
8643 }
8644
8645 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
8646 {
8647         return unlikely(!rcu_dereference_sched(rq->sd));
8648 }
8649
8650 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8651 /*
8652  * idle load balancing details
8653  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
8654  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
8655  *   load balancing for all the idle CPUs.
8656  */
8657 static struct {
8658         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
8659         atomic_t nr_cpus;
8660         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
8661 } nohz ____cacheline_aligned;
8662
8663 static inline int find_new_ilb(void)
8664 {
8665         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
8666
8667         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
8668                 return ilb;
8669
8670         return nr_cpu_ids;
8671 }
8672
8673 /*
8674  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
8675  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
8676  * CPU (if there is one).
8677  */
8678 static void nohz_balancer_kick(void)
8679 {
8680         int ilb_cpu;
8681
8682         nohz.next_balance++;
8683
8684         ilb_cpu = find_new_ilb();
8685
8686         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
8687                 return;
8688
8689         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
8690                 return;
8691         /*
8692          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
8693          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
8694          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
8695          * will be run before returning from the IPI.
8696          */
8697         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
8698         return;
8699 }
8700
8701 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
8702 {
8703         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
8704                 /*
8705                  * Completely isolated CPUs don't ever set, so we must test.
8706                  */
8707                 if (likely(cpumask_test_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask))) {
8708                         cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8709                         atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
8710                 }
8711                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8712         }
8713 }
8714
8715 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
8716 {
8717         struct sched_domain *sd;
8718         int cpu = smp_processor_id();
8719
8720         rcu_read_lock();
8721         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8722
8723         if (!sd || !sd->nohz_idle)
8724                 goto unlock;
8725         sd->nohz_idle = 0;
8726
8727         atomic_inc(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8728 unlock:
8729         rcu_read_unlock();
8730 }
8731
8732 void set_cpu_sd_state_idle(void)
8733 {
8734         struct sched_domain *sd;
8735         int cpu = smp_processor_id();
8736
8737         rcu_read_lock();
8738         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
8739
8740         if (!sd || sd->nohz_idle)
8741                 goto unlock;
8742         sd->nohz_idle = 1;
8743
8744         atomic_dec(&sd->groups->sgc->nr_busy_cpus);
8745 unlock:
8746         rcu_read_unlock();
8747 }
8748
8749 /*
8750  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
8751  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
8752  */
8753 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
8754 {
8755         /*
8756          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
8757          */
8758         if (!cpu_active(cpu))
8759                 return;
8760
8761         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
8762                 return;
8763
8764         /*
8765          * If we're a completely isolated CPU, we don't play.
8766          */
8767         if (on_null_domain(cpu_rq(cpu)))
8768                 return;
8769
8770         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
8771         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
8772         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
8773 }
8774
8775 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
8776                                         unsigned long action, void *hcpu)
8777 {
8778         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
8779         case CPU_DYING:
8780                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
8781                 return NOTIFY_OK;
8782         default:
8783                 return NOTIFY_DONE;
8784         }
8785 }
8786 #endif
8787
8788 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
8789
8790 /*
8791  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
8792  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
8793  */
8794 void update_max_interval(void)
8795 {
8796         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
8797 }
8798
8799 /*
8800  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
8801  * and initiates a balancing operation if so.
8802  *
8803  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
8804  */
8805 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
8806 {
8807         int continue_balancing = 1;
8808         int cpu = rq->cpu;
8809         unsigned long interval;
8810         struct sched_domain *sd;
8811         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8812         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8813         int update_next_balance = 0;
8814         int need_serialize, need_decay = 0;
8815         u64 max_cost = 0;
8816
8817         update_blocked_averages(cpu);
8818
8819         rcu_read_lock();
8820         for_each_domain(cpu, sd) {
8821                 /*
8822                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
8823                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
8824                  */
8825                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
8826                         sd->max_newidle_lb_cost =
8827                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
8828                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
8829                         need_decay = 1;
8830                 }
8831                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
8832
8833                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
8834                         continue;
8835
8836                 /*
8837                  * Stop the load balance at this level. There is another
8838                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
8839                  * actively.
8840                  */
8841                 if (!continue_balancing) {
8842                         if (need_decay)
8843                                 continue;
8844                         break;
8845                 }
8846
8847                 interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8848
8849                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
8850                 if (need_serialize) {
8851                         if (!spin_trylock(&balancing))
8852                                 goto out;
8853                 }
8854
8855                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
8856                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
8857                                 /*
8858                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
8859                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
8860                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
8861                                  */
8862                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
8863                         }
8864                         sd->last_balance = jiffies;
8865                         interval = get_sd_balance_interval(sd, idle != CPU_IDLE);
8866                 }
8867                 if (need_serialize)
8868                         spin_unlock(&balancing);
8869 out:
8870                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
8871                         next_balance = sd->last_balance + interval;
8872                         update_next_balance = 1;
8873                 }
8874         }
8875         if (need_decay) {
8876                 /*
8877                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
8878                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
8879                  */
8880                 rq->max_idle_balance_cost =
8881                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
8882         }
8883         rcu_read_unlock();
8884
8885         /*
8886          * next_balance will be updated only when there is a need.
8887          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
8888          * updated.
8889          */
8890         if (likely(update_next_balance)) {
8891                 rq->next_balance = next_balance;
8892
8893 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8894                 /*
8895                  * If this CPU has been elected to perform the nohz idle
8896                  * balance. Other idle CPUs have already rebalanced with
8897                  * nohz_idle_balance() and nohz.next_balance has been
8898                  * updated accordingly. This CPU is now running the idle load
8899                  * balance for itself and we need to update the
8900                  * nohz.next_balance accordingly.
8901                  */
8902                 if ((idle == CPU_IDLE) && time_after(nohz.next_balance, rq->next_balance))
8903                         nohz.next_balance = rq->next_balance;
8904 #endif
8905         }
8906 }
8907
8908 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
8909 /*
8910  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
8911  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
8912  */
8913 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
8914 {
8915         int this_cpu = this_rq->cpu;
8916         struct rq *rq;
8917         int balance_cpu;
8918         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
8919         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
8920         int update_next_balance = 0;
8921
8922         if (idle != CPU_IDLE ||
8923             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
8924                 goto end;
8925
8926         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
8927                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
8928                         continue;
8929
8930                 /*
8931                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
8932                  * work being done for other cpus. Next load
8933                  * balancing owner will pick it up.
8934                  */
8935                 if (need_resched())
8936                         break;
8937
8938                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
8939
8940                 /*
8941                  * If time for next balance is due,
8942                  * do the balance.
8943                  */
8944                 if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance)) {
8945                         raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
8946                         update_rq_clock(rq);
8947                         update_idle_cpu_load(rq);
8948                         raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
8949                         rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
8950                 }
8951
8952                 if (time_after(next_balance, rq->next_balance)) {
8953                         next_balance = rq->next_balance;
8954                         update_next_balance = 1;
8955                 }
8956         }
8957
8958         /*
8959          * next_balance will be updated only when there is a need.
8960          * When the CPU is attached to null domain for ex, it will not be
8961          * updated.
8962          */
8963         if (likely(update_next_balance))
8964                 nohz.next_balance = next_balance;
8965 end:
8966         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
8967 }
8968
8969 /*
8970  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
8971  * of an idle cpu in the system.
8972  *   - This rq has more than one task.
8973  *   - This rq has at least one CFS task and the capacity of the CPU is
8974  *     significantly reduced because of RT tasks or IRQs.
8975  *   - At parent of LLC scheduler domain level, this cpu's scheduler group has
8976  *     multiple busy cpu.
8977  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
8978  *     domain span are idle.
8979  */
8980 static inline bool nohz_kick_needed(struct rq *rq)
8981 {
8982         unsigned long now = jiffies;
8983         struct sched_domain *sd;
8984         struct sched_group_capacity *sgc;
8985         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
8986         bool kick = false;
8987
8988         if (unlikely(rq->idle_balance))
8989                 return false;
8990
8991        /*
8992         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
8993         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
8994         */
8995         set_cpu_sd_state_busy();
8996         nohz_balance_exit_idle(cpu);
8997
8998         /*
8999          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
9000          * balancing.
9001          */
9002         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
9003                 return false;
9004
9005         if (time_before(now, nohz.next_balance))
9006                 return false;
9007
9008         if (rq->nr_running >= 2 &&
9009             (!energy_aware() || cpu_overutilized(cpu)))
9010                 return true;
9011
9012         rcu_read_lock();
9013         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
9014         if (sd && !energy_aware()) {
9015                 sgc = sd->groups->sgc;
9016                 nr_busy = atomic_read(&sgc->nr_busy_cpus);
9017
9018                 if (nr_busy > 1) {
9019                         kick = true;
9020                         goto unlock;
9021                 }
9022
9023         }
9024
9025         sd = rcu_dereference(rq->sd);
9026         if (sd) {
9027                 if ((rq->cfs.h_nr_running >= 1) &&
9028                                 check_cpu_capacity(rq, sd)) {
9029                         kick = true;
9030                         goto unlock;
9031                 }
9032         }
9033
9034         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
9035         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
9036                                   sched_domain_span(sd)) < cpu)) {
9037                 kick = true;
9038                 goto unlock;
9039         }
9040
9041 unlock:
9042         rcu_read_unlock();
9043         return kick;
9044 }
9045 #else
9046 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
9047 #endif
9048
9049 /*
9050  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
9051  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
9052  */
9053 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
9054 {
9055         struct rq *this_rq = this_rq();
9056         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
9057                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
9058
9059         /*
9060          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
9061          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
9062          * stopped. Do nohz_idle_balance *before* rebalance_domains to
9063          * give the idle cpus a chance to load balance. Else we may
9064          * load balance only within the local sched_domain hierarchy
9065          * and abort nohz_idle_balance altogether if we pull some load.
9066          */
9067         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
9068         rebalance_domains(this_rq, idle);
9069 }
9070
9071 /*
9072  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
9073  */
9074 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
9075 {
9076         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
9077         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
9078                 return;
9079
9080         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
9081                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
9082 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9083         if (nohz_kick_needed(rq))
9084                 nohz_balancer_kick();
9085 #endif
9086 }
9087
9088 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
9089 {
9090         update_sysctl();
9091
9092         update_runtime_enabled(rq);
9093 }
9094
9095 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
9096 {
9097         update_sysctl();
9098
9099         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
9100         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
9101 }
9102
9103 #endif /* CONFIG_SMP */
9104
9105 /*
9106  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
9107  */
9108 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
9109 {
9110         struct cfs_rq *cfs_rq;
9111         struct sched_entity *se = &curr->se;
9112
9113         for_each_sched_entity(se) {
9114                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9115                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
9116         }
9117
9118         if (static_branch_unlikely(&sched_numa_balancing))
9119                 task_tick_numa(rq, curr);
9120
9121 #ifdef CONFIG_SMP
9122         if (!rq->rd->overutilized && cpu_overutilized(task_cpu(curr))) {
9123                 rq->rd->overutilized = true;
9124                 trace_sched_overutilized(true);
9125         }
9126
9127         rq->misfit_task = !task_fits_max(curr, rq->cpu);
9128 #endif
9129
9130 }
9131
9132 /*
9133  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
9134  *  - child not yet on the tasklist
9135  *  - preemption disabled
9136  */
9137 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
9138 {
9139         struct cfs_rq *cfs_rq;
9140         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
9141         int this_cpu = smp_processor_id();
9142         struct rq *rq = this_rq();
9143         unsigned long flags;
9144
9145         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9146
9147         update_rq_clock(rq);
9148
9149         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
9150         curr = cfs_rq->curr;
9151
9152         /*
9153          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
9154          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
9155          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
9156          * of child point to valid ones.
9157          */
9158         rcu_read_lock();
9159         __set_task_cpu(p, this_cpu);
9160         rcu_read_unlock();
9161
9162         update_curr(cfs_rq);
9163
9164         if (curr)
9165                 se->vruntime = curr->vruntime;
9166         place_entity(cfs_rq, se, 1);
9167
9168         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
9169                 /*
9170                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
9171                  * 'current' within the tree based on its new key value.
9172                  */
9173                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
9174                 resched_curr(rq);
9175         }
9176
9177         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9178
9179         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9180 }
9181
9182 /*
9183  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
9184  * the current task.
9185  */
9186 static void
9187 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
9188 {
9189         if (!task_on_rq_queued(p))
9190                 return;
9191
9192         /*
9193          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
9194          * our priority decreased, or if we are not currently running on
9195          * this runqueue and our priority is higher than the current's
9196          */
9197         if (rq->curr == p) {
9198                 if (p->prio > oldprio)
9199                         resched_curr(rq);
9200         } else
9201                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
9202 }
9203
9204 static inline bool vruntime_normalized(struct task_struct *p)
9205 {
9206         struct sched_entity *se = &p->se;
9207
9208         /*
9209          * In both the TASK_ON_RQ_QUEUED and TASK_ON_RQ_MIGRATING cases,
9210          * the dequeue_entity(.flags=0) will already have normalized the
9211          * vruntime.
9212          */
9213         if (p->on_rq)
9214                 return true;
9215
9216         /*
9217          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
9218          * But there are some cases where it has already been normalized:
9219          *
9220          * - A forked child which is waiting for being woken up by
9221          *   wake_up_new_task().
9222          * - A task which has been woken up by try_to_wake_up() and
9223          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
9224          */
9225         if (!se->sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING)
9226                 return true;
9227
9228         return false;
9229 }
9230
9231 static void detach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9232 {
9233         struct sched_entity *se = &p->se;
9234         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9235
9236         if (!vruntime_normalized(p)) {
9237                 /*
9238                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
9239                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
9240                  */
9241                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
9242                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
9243         }
9244
9245         /* Catch up with the cfs_rq and remove our load when we leave */
9246         detach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9247 }
9248
9249 static void attach_task_cfs_rq(struct task_struct *p)
9250 {
9251         struct sched_entity *se = &p->se;
9252         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9253
9254 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9255         /*
9256          * Since the real-depth could have been changed (only FAIR
9257          * class maintain depth value), reset depth properly.
9258          */
9259         se->depth = se->parent ? se->parent->depth + 1 : 0;
9260 #endif
9261
9262         /* Synchronize task with its cfs_rq */
9263         attach_entity_load_avg(cfs_rq, se);
9264
9265         if (!vruntime_normalized(p))
9266                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
9267 }
9268
9269 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9270 {
9271         detach_task_cfs_rq(p);
9272 }
9273
9274 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
9275 {
9276         attach_task_cfs_rq(p);
9277
9278         if (task_on_rq_queued(p)) {
9279                 /*
9280                  * We were most likely switched from sched_rt, so
9281                  * kick off the schedule if running, otherwise just see
9282                  * if we can still preempt the current task.
9283                  */
9284                 if (rq->curr == p)
9285                         resched_curr(rq);
9286                 else
9287                         check_preempt_curr(rq, p, 0);
9288         }
9289 }
9290
9291 /* Account for a task changing its policy or group.
9292  *
9293  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
9294  * migrates between groups/classes.
9295  */
9296 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
9297 {
9298         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
9299
9300         for_each_sched_entity(se) {
9301                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
9302
9303                 set_next_entity(cfs_rq, se);
9304                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
9305                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
9306         }
9307 }
9308
9309 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
9310 {
9311         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
9312         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
9313 #ifndef CONFIG_64BIT
9314         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
9315 #endif
9316 #ifdef CONFIG_SMP
9317         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load_avg, 0);
9318         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_util_avg, 0);
9319 #endif
9320 }
9321
9322 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9323 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p)
9324 {
9325         detach_task_cfs_rq(p);
9326         set_task_rq(p, task_cpu(p));
9327
9328 #ifdef CONFIG_SMP
9329         /* Tell se's cfs_rq has been changed -- migrated */
9330         p->se.avg.last_update_time = 0;
9331 #endif
9332         attach_task_cfs_rq(p);
9333 }
9334
9335 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
9336 {
9337         int i;
9338
9339         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9340
9341         for_each_possible_cpu(i) {
9342                 if (tg->cfs_rq)
9343                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
9344                 if (tg->se) {
9345                         if (tg->se[i])
9346                                 remove_entity_load_avg(tg->se[i]);
9347                         kfree(tg->se[i]);
9348                 }
9349         }
9350
9351         kfree(tg->cfs_rq);
9352         kfree(tg->se);
9353 }
9354
9355 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9356 {
9357         struct cfs_rq *cfs_rq;
9358         struct sched_entity *se;
9359         int i;
9360
9361         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9362         if (!tg->cfs_rq)
9363                 goto err;
9364         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
9365         if (!tg->se)
9366                 goto err;
9367
9368         tg->shares = NICE_0_LOAD;
9369
9370         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
9371
9372         for_each_possible_cpu(i) {
9373                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
9374                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9375                 if (!cfs_rq)
9376                         goto err;
9377
9378                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
9379                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
9380                 if (!se)
9381                         goto err_free_rq;
9382
9383                 init_cfs_rq(cfs_rq);
9384                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
9385                 init_entity_runnable_average(se);
9386         }
9387
9388         return 1;
9389
9390 err_free_rq:
9391         kfree(cfs_rq);
9392 err:
9393         return 0;
9394 }
9395
9396 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
9397 {
9398         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9399         unsigned long flags;
9400
9401         /*
9402         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
9403         * check on_list without danger of it being re-added.
9404         */
9405         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
9406                 return;
9407
9408         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9409         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
9410         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9411 }
9412
9413 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
9414                         struct sched_entity *se, int cpu,
9415                         struct sched_entity *parent)
9416 {
9417         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
9418
9419         cfs_rq->tg = tg;
9420         cfs_rq->rq = rq;
9421         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
9422
9423         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
9424         tg->se[cpu] = se;
9425
9426         /* se could be NULL for root_task_group */
9427         if (!se)
9428                 return;
9429
9430         if (!parent) {
9431                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
9432                 se->depth = 0;
9433         } else {
9434                 se->cfs_rq = parent->my_q;
9435                 se->depth = parent->depth + 1;
9436         }
9437
9438         se->my_q = cfs_rq;
9439         /* guarantee group entities always have weight */
9440         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
9441         se->parent = parent;
9442 }
9443
9444 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
9445
9446 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
9447 {
9448         int i;
9449         unsigned long flags;
9450
9451         /*
9452          * We can't change the weight of the root cgroup.
9453          */
9454         if (!tg->se[0])
9455                 return -EINVAL;
9456
9457         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
9458
9459         mutex_lock(&shares_mutex);
9460         if (tg->shares == shares)
9461                 goto done;
9462
9463         tg->shares = shares;
9464         for_each_possible_cpu(i) {
9465                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
9466                 struct sched_entity *se;
9467
9468                 se = tg->se[i];
9469                 /* Propagate contribution to hierarchy */
9470                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
9471
9472                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
9473                 update_rq_clock(rq);
9474                 for_each_sched_entity(se)
9475                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
9476                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
9477         }
9478
9479 done:
9480         mutex_unlock(&shares_mutex);
9481         return 0;
9482 }
9483 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9484
9485 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
9486
9487 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
9488 {
9489         return 1;
9490 }
9491
9492 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
9493
9494 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
9495
9496
9497 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
9498 {
9499         struct sched_entity *se = &task->se;
9500         unsigned int rr_interval = 0;
9501
9502         /*
9503          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
9504          * idle runqueue:
9505          */
9506         if (rq->cfs.load.weight)
9507                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
9508
9509         return rr_interval;
9510 }
9511
9512 /*
9513  * All the scheduling class methods:
9514  */
9515 const struct sched_class fair_sched_class = {
9516         .next                   = &idle_sched_class,
9517         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
9518         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
9519         .yield_task             = yield_task_fair,
9520         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
9521
9522         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
9523
9524         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
9525         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
9526
9527 #ifdef CONFIG_SMP
9528         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
9529         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
9530
9531         .rq_online              = rq_online_fair,
9532         .rq_offline             = rq_offline_fair,
9533
9534         .task_waking            = task_waking_fair,
9535         .task_dead              = task_dead_fair,
9536         .set_cpus_allowed       = set_cpus_allowed_common,
9537 #endif
9538
9539         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
9540         .task_tick              = task_tick_fair,
9541         .task_fork              = task_fork_fair,
9542
9543         .prio_changed           = prio_changed_fair,
9544         .switched_from          = switched_from_fair,
9545         .switched_to            = switched_to_fair,
9546
9547         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
9548
9549         .update_curr            = update_curr_fair,
9550
9551 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
9552         .task_move_group        = task_move_group_fair,
9553 #endif
9554 };
9555
9556 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
9557 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
9558 {
9559         struct cfs_rq *cfs_rq;
9560
9561         rcu_read_lock();
9562         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
9563                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
9564         rcu_read_unlock();
9565 }
9566
9567 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
9568 void show_numa_stats(struct task_struct *p, struct seq_file *m)
9569 {
9570         int node;
9571         unsigned long tsf = 0, tpf = 0, gsf = 0, gpf = 0;
9572
9573         for_each_online_node(node) {
9574                 if (p->numa_faults) {
9575                         tsf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)];
9576                         tpf = p->numa_faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9577                 }
9578                 if (p->numa_group) {
9579                         gsf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 0)],
9580                         gpf = p->numa_group->faults[task_faults_idx(NUMA_MEM, node, 1)];
9581                 }
9582                 print_numa_stats(m, node, tsf, tpf, gsf, gpf);
9583         }
9584 }
9585 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
9586 #endif /* CONFIG_SCHED_DEBUG */
9587
9588 __init void init_sched_fair_class(void)
9589 {
9590 #ifdef CONFIG_SMP
9591         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
9592
9593 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
9594         nohz.next_balance = jiffies;
9595         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
9596         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
9597 #endif
9598 #endif /* SMP */
9599
9600 }